Martensitic transformation in zirconia: part II. Martensite growth - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Acta Materialia Année : 2004

Martensitic transformation in zirconia: part II. Martensite growth

Transformation martensitique en zircone Partie II: Croissance de la martensite

Résumé

Though the martensitic transformation in zirconia has been the object of a very large number of studies for the last decades, qualitative and quantitative observations of the formation and growth of relief induced by low temperature treatments has hardly ever been reported. In the first part of the study, we have demonstrated the excellent agreement between the atomic force microscopy quantitative observations and the outputs of the calculations derived from the phenomenological theory of martensitic transformation. The intermediate stages of transformation were nonetheless not considered. In this second part, the growth mechanisms of monoclinic phase resulting from the martensitic transformation in ceria-stabilized zirconia (10 mol% CeO2) are investigated. Surface transformation is induced by ageing treatments in water vapor at 413 K. The observations are rationalized by the recent analysis proposed for the crystallographic ABC1 correspondence choice, where the ct axis transforms to the cm axis. Three growth modes are observed and interpreted in terms of transformation strains accommodation. Microcracks formation is observed, explaining grain pop-out where the crystallographic disorientation between two adjacent grains is the largest. The influence of grain boundary paths on the surface relief features is demonstrated. Overall, our results strongly support the non-existence of a critical grain size for low temperature transformation, confirmed by the classical thermodynamics theory applied to this particular case
Malgré les nombreuses études dédiées à la transformation martensitique de la zircone au cours des dernières décades, des observations qualitatives et quantitatives de la formation et la croissance du relief induit par la transformation au cours de traitements à basse température n'ont jamais été rapportées. Dans la première partie de cette étude, nous avons démontré l'excellente concordance entre les observations expérimentales quantitatives par microscopie à force atomique et les prédictions des calculs obtenus 2 par l'application de la théorie phénoménologique de la transformation martensitique. Les étapes intermédiaires de la transformation n'étaient toutefois pas prises en considération. Dans cette deuxième partie, les mécanismes de croissance de la martensite (phase monoclinique) dans la zircone cériée (10 mol% CeO2) sont étudiés. La transformation de surface est induite par des traitements en autoclave à basse température (413 K), en présence de vapeur d'eau. Ces observations sont interprétées par l'analyse récemment proposée pour la correspondance ABC1, où l'axe ct se convertit en l'axe cm. Trois modes de croissance sont observés et interprétés en termes d'accommodation des déformations de transformation. La formation de microfissures est observée, menant à un arrachement de grains où la désorientation cristallographique entre les grains adjacents est la plus forte. L'influence du chemin des joints de grains sur les caractéristiques du relief de surface est démontrée. Nos résultats supportent finalement fortement la non-existence d'une taille critique de transformation à basse température, conclusion appuyée par la théorie thermodynamique classique appliquée à ce cas particulier. Mots-clés : zircone, transformation martensitique, microscopie à force atomique, microfissure
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hal-01670885 , version 1 (18-05-2018)

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Citer

Sylvain Deville, Gérard Guénin, Jérome Chevalier. Martensitic transformation in zirconia: part II. Martensite growth. Acta Materialia, 2004, 52 (19), pp.5709-5721. ⟨10.1016/j.actamat.2004.08.036⟩. ⟨hal-01670885⟩
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