Rev. Phys. Appl. (Paris) 14, 469-474 (1979)
DOI: 10.1051/rphysap:01979001403046900

Mass transport by dislocation climb in the spinel lattice

B. Escaig

Laboratoire des Structures et Propriétés de l'Etat Solide , Université des Sciences et Techniques de Lille, 59650 Villeneuve d'Ascq, France

Abstract
A theoretical formulation of ionic fluxes set up in spinel crystals during dislocation climb is given, with the ultimate aim to achieve a realistic description of climbing dislocations (local core charge and local core composition) and climb rates (i.e. strain rates). Quantities such as the effective diffusion coefficient, the climb velocity, the electric charge per unit length of dislocation, and the spinel composition (n in (Al2O3) nMgO) at the core, are derived in terms of the acting stresses, the temperature, the composition n, and the element diffusivities. The most interesting effect is the possible composition deviation Δ n at the core of a climbing dislocation. Under some conditions detailed in the paper, it is suggested that deviations as large as 0.5-1 could be built up in particular for large n values (e.g. n = 3.5) and /or under the high internal stresses acting during usual climb annealings. Such deviations could explain in turn non-planar faulted ribbons (or ribbons lying apparently on almost any plane in the lattice), or could trigger the microprecipitation of a second phase onto dislocation cores.

Résumé
L'analyse théorique des différents flux ioniques se produisant dans un cristal spinelle au cours de la montée des dislocations est présentée, dans le but d'arriver à une description réaliste des dislocations qui montent (charge locale et composition locale au coeur de la dislocation) et des vitesses de montée. Ainsi sont calculés le coefficient effectif de diffusion, la vitesse de montée, la charge électrique dynamique par unité de ligne et la composition du spinelle (n dans (Al 2O3)nMgO) au coeur de la dislocation, en fonction des variables du problème : contrainte, température, composition et diffusivités des espèces élémentaires. L'effet le plus intéressant est l'écart possible An dans la composition au coeur d'une dislocation qui monte. Sous certaines conditions, il est suggéré que cet écart peut atteindre des valeurs relativement grandes, 0,5-1, surtout si n est grand (par ex. n = 3,5) et/ou si les contraintes internes sont fortes, comme dans les conditions habituelles de recuits de montée. De tels écarts pourraient être à l'origine des rubans de faute non planaires observés (ou de plans quelconques dans le réseau) ou encore, de microprécipitations d'une deuxième phase sur le coeur des dislocations.

PACS
6170G - Dislocations: theory.

Key words
alumina -- magnesium compounds -- dislocation climb -- spinel lattice -- ionic fluxes -- effective diffusion coefficient -- climb velocity -- Al sub 2 O sub 3 sub n MgO -- internal stresses -- microprecipitation