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Huge local elastic strains in bulk nanostructured pure zirconia materials

Article dans une revue avec comité de lecture
Auteur
ORS, Taylan
86289 Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [PIMM]
GOURAUD, Fanny
505910 Institut de Science des Matériaux de Mulhouse [IS2M]
MICHEL, Vincent
86289 Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [PIMM]
HUGER, Marc
522021 Institut de Recherche sur les CERamiques [IRCER]
GEY, Nathalie
178323 Laboratoire d'Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux [LEM3]
MICHA, Jean-Sébastien
2568 European Synchrotron Radiation Facility [ESRF]
CASTELNAU, Olivier
86289 Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [PIMM]
GUINEBRETIÈRE, René
522021 Institut de Recherche sur les CERamiques [IRCER]

URI
http://hdl.handle.net/10985/19947
DOI
10.1016/j.msea.2021.140817
Date
2021
Journal
Materials Science and Engineering: A

Résumé

From the liquid state to room temperature, two successive solid-state phase transitions occur in pure zirconia. It is well-known that the last one (tetragonal to monoclinic) is martensitic and induces large volume variations and shear strains. Elastic and inelastic behaviors of zirconia-based materials are strongly influenced by this transition and the associated strain fields that it induces. Knowledge of strain and stress at the crystal scale is thus a crucial point. Using fully dense pure zirconia polycrystals obtained by a fuse casting process, we have determined at a sub-micrometric scale, by X-ray Laue microdiffraction, the strains map at room temperature in as-cast specimens and after a post elaboration high temperature thermal treatment. We observed that the fluctuation of deviatoric elastic strain is huge, the standard deviation of normal component being in the range of 1–2%. The heat treatment tends to even further increase this range of fluctuation, despite the development of a multiscale crack network formed during the cooling. Correspondingly, the associated stress level is also huge. It lies in the 5 GPa range with stress gradient amounting 1 GPa μm−1.

Fichier(s) constituant cette publication

Nom:
PIMM_MSEA _2021_ORS.pdf
Taille:
7.617Mo
Format:
PDF
Description:
Article
Fin d'embargo:
2021-09-04
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