3 Solutions Solides

Solutions solides limitées et illimitées

1. INTRODUCTION• Mélange à l’état solide (moléc ou atomes occupent une position d’équilibre fixe autour de la-

quelle ils oscillent) ex: alliages dent, céramiques, matériaux solides à l’état cristallin• Solvant: atomes majoritaires Soluté: éléments en solution Eléments d’addition Eléments mineurs: impuretés• Mélange influence (micro)structure et donc propriétés d’usage

2. CARACTERES DESCRIPTIFS D’UNE SOLUTION SOLIDE

2.1. PRIMAIRE/SECONDAIRE• Primaire: même structure solvant pur jusqu’à la limite de solubilité

cf diagrammes à misc. partielle eutectique (L⇋α+β) et péritectique (L+α⇋β): α est une sol I avec même struct. que A

• Secondaire: structure≠ solvant et solutés (sol sol I qui a atteint limite solubilité soluté et a changé de struct)cf diagrammes à misc. partielle avec phase secondaire, fusion congruente L⇋ɣ et non-congruente L+α⇋ɣ

2.2. STRUCTURAL:POSITION ATOMIQUE• Substitution: atome soluté prend place solvant.

Perturbe arrangement des plans (rayon métallique) et configuration électronique des liaisons (valence, électronégativité).Au hasard=désordonné, dans cert.positions: ordonné

• Insertion: atome soluté vient s’insérer dans 1 espace vide de la structure cristalline du solvant (entre les atomes sphériques du réseau).

2.3. LARGEUR DU DOMAINE D’EXISTENCE EN COMPOSITION2.4. DOMAINE D’EXISTENCE EN TEMPERATURE

3. CLASSIFICATION STRUCTURALE

3.1. SUBSTITUTION

3.1.1. DEFINITION (v ci-dessus)

3.1.2. MISCIBILITE TOTALE OU ILLIMITEE• On peut mélanger solutés et solvants en toutes proportions sous

certaines conditions• Règles de Hume-Rothery

-même structure -rayon métallique voisin, max 15% de ≠ -électronégativité équivalente -même valence

• Avantagesincorporation en toutes proportions, ≠ chgt structure, mais modif. proprié-tés. qui varient de manière continue et progressive

• Exemples dentairesalliages précieux Au-Ag, Ag-Pd-> diminue coût (Ag-Au), augm propr mécaniques (E, limite élast, Pd,Pt)

3.1.3. MISCIBILITE PARTIELLE OU LIMITEE• solution solide limitée: la substitution se produit jusqu’à la limite de

solubilité au-delà de laquelle il y a précipitation et changement de phase.cf diagrammes de phase de sol I et II

• Avantages: formation d’un précipité, donc augmentation des propr méc (bloque disloc), dureté

• Exemples dentaires:alliages non-précieux (NiCr,CoCr)->éléments d’addition forment sol sol de subst à misc partielle pour mo-difier propriétés d’usage.

3.2. INSERTION (pas vu à p d’ici)

3.2.1. DEFINITION (v ci-dessus)

3.2.2. SITES INTERSTITIELS• espace laissé vacant entre les atomes voisins d’un cristal• octaédriques: 6 sphères aux sommets d’un octaèdre• tétraédriques: 4 sphères aux sommets d’un tétraèdre• CFC T 8 O 4• CC T 12 O 6• HC T 12 O 6

3.2.3. ATOMES EN INSERTION (HONCB) (cf question tr therm)• H 0,3 A: pas d’applic dent• O 0,66 oxyde naturel (Ti) ou ϴ therm• N 0,71 nitrure,nitruration• C 0,77 carbure, cémentation/ Diagramme FeC (ɣ transfo martens)• B 0,87: pas d’applic dent

4. NOTION DE CONCENTRATION ELECTRONIQUE• nombre d’électrons de valence dans la liaison/ nbre d’atomes• ⊏⊐ électron change structure• ex: Cu Zn, on ➚Zn

5. SOLUTION SOLIDE ORDONNEE/DESORDONNEE

5.1. DEFINITIONrépartition au hasard ou régulière

5.2. EXEMPLE AU-CUtransfo ordre/désordre, création de parois d’anti-phase, contraintes int: ➚propr méc, dureté

6. RELATION SOLUTION SOLIDE/PROPRIETES DU MATERIAU7. CONCLUSIONS