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 laquelle 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

2.2.

ɣ

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. 2.4. 3.

LARGEUR DU DOMAINE D’EXISTENCE EN COMPOSITION DOMAINE D’EXISTENCE EN TEMPERATURE

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 Avantages incorporation en toutes proportions, ≠ chgt structure, mais modif. propriétés. qui varient de manière continue et progressive Exemples dentaires alliages 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 modifier 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

• • • • •

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

3.2.3.

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. 5.2.

6. 7.

DEFINITION répartition au hasard ou régulière EXEMPLE AU-CU transfo ordre/désordre, création de parois d’anti-phase, contraintes int: ➚propr méc, dureté

RELATION SOLUTION SOLIDE/PROPRIETES DU MATERIAU CONCLUSIONS