J. Phys. France 48, 1147-1153 (1987)
DOI: 10.1051/jphys:019870048070114700

Abnormal orientation variants and interfaces in ferroelastics and precautions to be taken for the use of group theory (example : rare earth sesquioxides)

M. Ben Salem¹, B. Yangui¹ et C. Boulesteix<sup>2

1</sup>  Département de Physique, Faculté des Sciences, Campus Universitaire du Belvédère, 1060 Tunis, Tunisie
²  Laboratoire de Microscopie Electronique Appliquée, U.A. 797, Faculté des Sciences de St-Jérôme, rue H.-Poincaré, 13397 Marseille Cedex 13, France

Abstract
In group-subgroup phase transitions the orientation variants of the low symmetry structure are related by symmetry operations of the high symmetry structure which have been lost in the phase transition. In the case of the ferroelastic A (hexagonal) → B (monoclinic) phase transition of rare earth sesquioxides, orientation variants can occur which are not related by such symmetry operations but by the symmetry operations which would correspond to a twin (without change of the lattice) of the hexagonal structure. This phenomenon can occur when it reduces the high strain or high interface energies existing during the ferroelastic phase transition. Precautions necessary for the use of group theory in the study of ferroelastic orientation variants will be given. Special interest has also been taken in the study, by high resolution electron microscopy, of interfaces between a normal orientation variant and an unexpected (or abnormal) orientation variant. The interface has a certain thickness with possible atomic rearrangement.

Résumé
Les variantes d'orientation de la structure de basse symétrie formée lors d'une transformation groupe-sous-groupe sont reliées entre elles par les opérations de symétrie de la structure de haute symétrie, perdues lors de la transformation. Dans le cas de la transformation ferroélastique A (hexagonal) → B (monoclinique) des sesquioxydes de terres rares il peut se produire certaines variantes d'orientation qui ne sont pas reliées entre elles par de telles opérations de symétrie, mais par des opérations de symétrie qui correspondraient à la formation d'une macle par mérihédrie de la structure hexagonale. Ce phénomène est probablement dû à la valeur élevée des énergies de déformation et d'interfaces lors de la formation de la phase ferroélastique. Des précautions sont donc nécessaires lors de l'utilisation de la théorie des groupes pour l'étude des variantes d'orientation ferroélastiques. Nous les indiquerons ici. On s'est aussi particulièrement intéressé aux interfaces existant entre variante d'orientation normale et variante d'orientation inattendue (ou anomale). Elles ont été étudiées par microscopie électronique à haute résolution. Ces interfaces semblent avoir une certaine épaisseur, et il pourrait y avoir un réarrangement atomique à l'interface.

PACS
6150 - Crystalline state.
6220F - Deformation and plasticity (including yield, ductility, and superplasticity).
6470K - Solid-solid transitions.

Key words
crystal symmetry -- ferroelastic transitions -- group theory -- interface structure -- rare earth compounds