HIGH-RESOLUTION ELECTRON MICROSCOPY OF GRAIN BOUNDARIES IN FCC MATERIALS

Abstract
La structure atomique des joints de grains (JG) de flexion <011> et <001> à grand angle a été étudiée dans Au et dans NiO par microscopie électronique à haute résolution. En plus des joints symétriques, on observe plusieurs facettes dissymétriques dans Au et dans NiO. Les JG dissymétriques sont importants, non seulement à cause du plus grand nombre de configurations dissymétriques possibles, mais aussi parce-que ces facettes dissymétriques ont souvent une faible énergie. La translation solide perpendiculaire aux JG symétriques Σ= 5 dans le NiO est plus petite que celle prévue par simulation à l'ordinateur, alors que dans l'or, les JG semblent être en général plus dilatés que prévu par des calculs fondés sur des potentiels atomiques encastrés. Le volume supplémentaire total dans les oxydes peut être considérablement plus grand que celui déduit des seules translations rigides, du fait de la présence de défauts lacunaires sur le JG. Des multiplicités structurelles et une tendance à préserver la cohérence à travers l'interface ont été observés dans les joints de NiO et d'or. On a aussi observé dans Au plusieurs structures nouvelles à caractère tri-dimensionnel. Toutes ces observations soulignent l'importance de la localisation de fautes d'alignement, et la tendance qu'ont les solides compacts à préserver autant que possible des régions qui concordent à l'échelle atomique.

Abstract
The atomic structure of <011> and <001> large-angle tilt grain boundaries(GBs) has been studied in Au and NiO by high-resolution electron microscopy. In addition to symmetric boundaries a number of asymmetric facets are found in both Au and NiO. Asymmetric GBs are important, not only because of the much greater multitude of possible asymmetric configurations, but also because asymmetric facets often may be low in energy. The rigid-body translation normal to the Σ=5 symmetric GBs in NiO is smaller than predicted from computer simulation, while GBs in Au largely appear to have greater expansions than expected from calculations based on embedded atom potentials. The total excess volume in the oxides may be substantially larger than deduced from the rigid-body translations alone, due to the presence of vacancy-type defects at the GB. Structural multiplicities and a tendency for maintaining coherence across the interface have been observed in both NiO and Au grain boundaries. A number of novel GB structures that assume a 3-dimensional character have been observed in Au. These observations underline the importance of misfit localization and the tendency in close-packed solids to maintain, whenever possible, atomically well-matched regions.