Dislocations and mechanical properties of icosahedral quasicrystals

Frédéric Mompiou; Daniel Caillard

doi:10.1016/j.crhy.2013.09.003

Quasicrystals / Quasicristaux

Dislocations and mechanical properties of icosahedral quasicrystals
[Dislocation et propriétés mécaniques des quasicristaux icosahédraux]

Frédéric Mompiou ¹ ; Daniel Caillard ¹

¹ CEMES–CNRS and université de Toulouse, 29, rue Marvig, 31055 Toulouse, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 15 (2014) no. 1, pp. 82-89.

Résumé
Abstract

Dans cet article, nous interprétons les propriétés mécaniques des quasicristaux icosahédriques par la théorie des dislocations. Après avoir défini le concept de dislocation dans les cristaux périodiques, nous étendons cette notion aux quasicristaux dans lʼespace à 6 dimensions. Nous montrons que lʼon peut définir et observer en microscopie électronique en transmission (MET) des dislocations parfaites et imparfaites traînant des fautes de phasons. Des observations en MET in situ à haute température montrent que les dislocations se déplacent uniquement par montée pure, un mouvement non conservatif requérant de la diffusion. Ce comportement, contraire à celui des cristaux qui se déforment principalement par glissement, est expliqué par la nature atypique de la structure atomique des quasicristaux icosahédraux.

In this article we interpret the mechanical properties of icosahedral quasicrystals with the dislocation theory. After having defined the concept of dislocation in a periodic crystal, we extend this notion to quasicrystals in the 6-dimensional space. We show that perfect dislocations and imperfect dislocations trailing a phason fault can be defined and observed in transmission electron microscopy (TEM). In-situ straining TEM experiments at high temperature show that dislocations move solely by climb, a non-conservative motion-requiring diffusion. This behavior at variance with that of crystals which deform mainly by glide is explained by the atypical nature of the atomic structure of icosahedral quasicrystals.

DOI : 10.1016/j.crhy.2013.09.003

Keywords: Quasicrystals, Mechanical properties, Dislocations, TEM
Mot clés : Quasicristaux, Propriétés mécaniques, Dislocations, MET

Affiliations des auteurs :

Frédéric Mompiou ¹ ; Daniel Caillard ¹

¹ CEMES–CNRS and université de Toulouse, 29, rue Marvig, 31055 Toulouse, France

@article{CRPHYS_2014__15_1_82_0,
     author = {Fr\'ed\'eric Mompiou and Daniel Caillard},
     title = {Dislocations and mechanical properties of icosahedral quasicrystals},
     journal = {Comptes Rendus. Physique},
     pages = {82--89},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {15},
     number = {1},
     year = {2014},
     doi = {10.1016/j.crhy.2013.09.003},
     language = {en},
}

TY  - JOUR
AU  - Frédéric Mompiou
AU  - Daniel Caillard
TI  - Dislocations and mechanical properties of icosahedral quasicrystals
JO  - Comptes Rendus. Physique
PY  - 2014
SP  - 82
EP  - 89
VL  - 15
IS  - 1
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crhy.2013.09.003
LA  - en
ID  - CRPHYS_2014__15_1_82_0
ER  -

%0 Journal Article
%A Frédéric Mompiou
%A Daniel Caillard
%T Dislocations and mechanical properties of icosahedral quasicrystals
%J Comptes Rendus. Physique
%D 2014
%P 82-89
%V 15
%N 1
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crhy.2013.09.003
%G en
%F CRPHYS_2014__15_1_82_0

Frédéric Mompiou; Daniel Caillard. Dislocations and mechanical properties of icosahedral quasicrystals. Comptes Rendus. Physique, Volume 15 (2014) no. 1, pp. 82-89. doi : 10.1016/j.crhy.2013.09.003. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2013.09.003/

Bibliographie
Cité par

[1] F. Mompiou; D. Caillard Mater. Sci. Eng. A, Struct. Mater.: Prop. Microstruct. Process., 400–401 (2005), p. 283

[2] D. Gratias; J.T. Beauchesne; F. Mompiou; D. Caillard Philos. Mag., 86 (2006), p. 4139

[3] M. Quiquandon; D. Gratias Phys. Rev. B, 74 (2006), p. 21420

[4] J. Bonneville; D. Caillard; P. Guyot Dislocations and plasticity of icosahedral quasicrystals (J.P. Hirth, ed.), Dislocations in Solids, vol. 14, Elsevier, 2008, pp. 251-331 (Ch. 85)

[5] M. Wollgarten; D. Gratias; Z. Zhang; K. Urban Philos. Mag. A, 64 (1991), p. 819

[6] M. Wollgarten; Z. Zhang; K. Urban K Philos. Mag. Lett., 65 (1992), p. 1

[7] F. Mompiou; L. Bresson; P. Cordier; D. Caillard Philos. Mag., 83 (2003), p. 3133

[8] K. Hiraga K; M. Hirabayashi Jpn. J. Appl. Phys. (1987), p. L155

[9] J. Devaud-Rzepski; M. Cornier-Quiquandon; D. Gratias Quasicrystals and Incommensurate Structures in Condensed Matter (M.J. Yaman; D. Romen; V. Castano; A. Gomez, eds.), World Scientific, Singapore, 1990, p. 498

[10] R. Wang; M. Feuerbacher; W. Yang; K. Urban Philos. Mag. A, 78 (1998), p. 273

[11] R. Wang; J. Feng; Y. Yan; M. Dai Mater. Sci. Forum, 150–151 (1994), p. 323

[12] M.X. Dai Philos. Mag. Lett., 66 (1992), p. 235

[13] R. Rosenfeld; M. Feuerbacher; B. Baufeld; M. Bartsch; M. Wollgarten; G. Hanke; M. Beyss; U. Messerschmidt; K. Urban Philos. Mag. Lett., 72 (1995), p. 375

[14] D. Caillard; C. Roucau; L. Bresson; D. Gratias Acta Math., 50 (2002), p. 4499

[15] M. Wollgarten; H. Lakner; K. Urban Philos. Mag. Lett., 67 (1993), p. 9

[16] U. Messerschmidt; B. Geyer; M. Bratsch; M. Feuerbacher; K. Urban Mat. Res. Symp. Proc., 553 (1999), p. 319

[17] S. Takeuchi; T. Hashimoto Jpn. J. Appl. Phys., 32 (1993), p. 2063

[18] S. Takeuchi MRS Symp. Proc., 553 (1999), p. 283

[19] S. Takeuchi Scr. Mater., 49 (2003), p. 19

[20] U. Messerschmidt; M. Bartsch Scr. Mater., 49 (2003), p. 33

[21] M. Feuerbacher; C. Meztmacher; M. Wollgarten; K. Urban; B. Baufeld; M. Bartsch; U. Messerschmidt Mater. Sci. Eng. A, Struct. Mater.: Prop. Microstruct. Process., 233 (1997), p. 103

[22] R. Mikulla; P. Gumbsch; H.R. Trebin Philos. Mag. Lett., 78 (1998), p. 369

[23] G.D. Schaaf; J. Roth; H.R. Trebin Philos. Mag., 83 (2003), p. 2449

[24] D. Caillard; G. Vanderschaeve; L. Bresson; D. Gratias Philos. Mag. A, 80 (2000), p. 237

[25] F. Mompiou; L. Bresson; P. Cordier; D. Caillard Philos. Mag., 83 (2003), p. 3133

[26] D. Caillard; G. Vandershaeve; L. Bresson; D. Gratias MRS Symp. Proc., 553 (1999), p. 301

[27] F. Mompiou; D. Caillard; M. Feuerbacher Philos. Mag., 84 (2004), p. 2777

[28] F. Mompiou; D. Caillard Philos. Mag. Lett., 84 (2004), p. 555

[29] R. Mikulla; J. Roth; H.R. Trebin Proc. 5th Int. Conf. on Quasicrystals (C. Janot; M. Rosseri, eds.), World Scientific, Singapore, 1995, p. 298

[30] F. Mompiou; D. Caillard Acta Mater., 56 (2008), p. 2262

Cité par Sources :

Commentaires - Politique