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Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
UMR 7590 - UPMC/CNRS/IRD/MNHN

Transition metal compounds under pressure - Karl Syassen - 7 octobre 2015 Fracture-induced amorphization of polycrystalline SiO2 stishovite: nanoscale transformation toughening of the hardest oxide - Norimasa Nishiyama - 5 octobre 2015

Norimasa Nishiyama - DESY (Hamburg)

 

Lundi 5 octobre 2015 à 10 h 30

 

IMPMC, Université P. et M. Curie, 4, Place Jussieu, 75005 Paris

Salle de conférence, 4e étage, Tour 22-23, Salle 1

 

 

Abstract

 

Silicon dioxide (silica) is the most abundant oxide component on the Earth’s surface and has been widely used in industry. Stishovite is a high-pressure polymorph of silica stable above 9 GPa. This material has been known as the hardest oxide at ambient conditions (HV ~ 30 GPa). A previous study reported synthesis of nanocrystalline bulk stishovite from a bulk silica glass rod. Fracture toughness of this material was reported to be ~10 MPa m1/2, whereas single crystal stishovite is known as a very brittle material (K1c = 1.6 MPa m1/2). Nanocrystalline bulk sithovite is a very hard and toughed material. In order to understand an active toughening mechanism in this material, we performed Si-K XANES measurements and TEM observations for fracture surfaces of nanocrystalline bulk stishovite. Our experimental results show that amorphous silica exists on the outermost fracture surfaces. These results indicate that huge tensile stress at the crack tip induces solid-state amorphization from stishovite to amorphous silica. This transformation accompanies a huge volume expansion of 95%. This volume expansion causes transformation toughening. In addition, this volume expansion is much larger than that of tetragonal to monoclinic transition in zirconia (4%), resulting in a thinner transformed region whose thickness is several tens of nanometers.

In this talk, I will also our new beamline with a Large Volume Press (LVP) in PETRAIII extension project.

Cécile Duflot - 17/02/16

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