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LES M
LES MÉ
ÉLANGES ET LEUR COMPORTEMENT
LANGES ET LEUR COMPORTEMENT
1.
1. INTRODUCTION
INTRODUCTION
1.
1. D
Dé
éfinition
finition
„
„ Composant:
Composant: corps chimiquement pur
corps chimiquement pur
„
„ Phase:
Phase: r
ré
égion d
gion d’
’un corps caract
un corps caracté
éris
risé
ée par
e par
une structure et un arrangement
une structure et un arrangement
atomique identiques.
atomique identiques.
„
„ Constituant:
Constituant: élément dont les atomes
forment l’alliage

LES M
LES MÉ
2.
2. R
Rè
ègle de phase:
gle de phase: é
équation de
quation de Gibbs
Gibbs
V = N
V = N –
– P + 1
P + 1
•
• V
V –
– nombre de variables ind
nombre de variables indé
épendantes
pendantes
•
• N
N –
– nombre de composants
nombre de composants
•
• P
P –
– nombre de phases en pr
nombre de phases en pré
ésence
sence
Les variables:
Les variables: θ
θ –
– temp
tempé
érature
rature
Les compositions
Les compositions C
C1
1, C
, C2
2,
, …
…, C
, Ci
i des phases
des phases
P
P1
1, P
, P2
2,
, …
…, P
, Pi
i

LES M
LES MÉ
2.
2. R
Rè
ègle de phase
gle de phase
V = N
V = N –
– P + 1
P + 1
Dans un syst
Dans un systè
ème binaire (
me binaire (N = 2
N = 2)
)
•
• P = 1
P = 1 Î
Î V = 2: syst
V = 2: systè
ème
me bivariant
bivariant
•
• P = 2
P = 2 Î
Î V = 1: syst
V = 1: systè
ème
me monovariant
monovariant
•
• P = 3
P = 3 Î
Î V = O: syst
V = O: systè
ème
me invariant
invariant

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
’équilibre binaires
quilibre binaires
Repr
Repré
ésentation des:
sentation des:
•
• Domaines de stabilit
Domaines de stabilité
és des phases
s des phases
•
• Conditions d
Conditions d’é
’équilibre entre plusieurs
quilibre entre plusieurs
phases
phases (
(θ
θ, C
, C)
)
D
Dé
étermination des diagrammes d
termination des diagrammes d’é
’équilibre:
quilibre:
•
• Analyse thermique (exp
Analyse thermique (expé
érimentale)
rimentale)
•
• Analyse thermodynamique (th
Analyse thermodynamique (thé
éorique)
orique)

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
D
Dé
étermination des diagrammes d
termination des diagrammes d’é
’équilibre:
quilibre:
•
• Analyse thermique (exp
Analyse thermique (expé
érimentale)
rimentale)
θ
θ = f(t)
= f(t) –
– changement de phase
changement de phase
•
• Analyse thermodynamique (th
Analyse thermodynamique (thé
éorique)
orique)
Banque d
Banque d’
’informations
informations
Concentration des composants:
Concentration des composants: % massique
% massique

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
1.
1. Miscibilit
Miscibilité
é totale
totale à
à l
l’é
’état solide
tat solide
Î
Θ

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
1.
1. Miscibilit
Miscibilité
é totale
totale à
à l
l’é
’état solide
tat solide
Î
Θ
Θ
i
CS CL

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
2.
2. Solidification
Solidification à
à l
l’é
’équilibre d
quilibre d’
’une
une sln
sln à
à M.T.
M.T.
Î
Θ
ΘS
Θ
L
Co CLf
CS1 B
A
S
L
S + L
%BÎ
ΘfA
ΘfB

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
3.
3. Proportion des phases en pr
Proportion des phases en pré
ésence
sence
Î
Θ
Co CLf
CS1 %BÎ
A B
ΘfB
ΘS
Θ
L
S
L
S + L
ΘfA
Θi
CS CL
fS =
CL- C0
CL- CS
fL =
CL- CS
C0- CS

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
3.
3. Proportion des phases en pr
Proportion des phases en pré
ésence
sence
Diagramme d’équilibre Cu-Ni

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
4.
4. R
Rè
ègles de miscibilit
gles de miscibilité
é
a)
a) Le
Le diam
diamè
ètre atomique
tre atomique des
des é
él
lé
éments A et B ne
ments A et B ne
doit pas diff
doit pas diffé
érer de plus de
rer de plus de 15%
15%
b)
b) Les deux
Les deux é
él
lé
éments A et B doivent avoir la
ments A et B doivent avoir la même
même
structure cristalline
structure cristalline
c)
c) Les
Les valences
valences des deux
des deux é
él
lé
éments doivent être
ments doivent être
é
égales
gales
d)
d) L
L’
’é
électron
lectroné
égativit
gativité
é de A et celle de B doivent être
de A et celle de B doivent être
semblables.
semblables.

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
5.
5. Miscibilit
Miscibilité
é partielle
partielle à
à l
l’é
’état solide
tat solide
5.1 Transformation eutectique
M – solubilité maximale
E – point eutectique
α - phase solide riche en A
β - phase solide riche en B
Réaction eutectique:
LE ' α + β

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
5.
5. Miscibilit
Miscibilité
é partielle
partielle à
à l
l’é
’état solide
tat solide
•
• Solidification d
Solidification d’
’un alliage de composition eutectique:
un alliage de composition eutectique:
•
• Solidification d
Solidification d’
’un alliage de composition hors eutectique:
un alliage de composition hors eutectique:
fα =
Cβ- CE
Cβ- Cα
fβ = 1 - fα
fα =
Cβ- CX
Cβ- Cα
fβ = 1 - fα

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
5.
5. Miscibilit
Miscibilité
é partielle
partielle à
à l
l’é
’état solide
tat solide
Diagramme
d’équilibre Pb-Sn

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
5.
5. Miscibilit
Miscibilité
é partielle
partielle à
à l
l’é
’état solide
tat solide
5.2 Transformation péritectique
αCα + LCL ' + βCβ

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
6.
6. Phases interm
Phases intermé
édiaires
diaires
Trois types de phases interm
Trois types de phases intermé
édiaires:
diaires:
•
• Compos
Composé
és
s é
électroniques
lectroniques (phases de Hume
(phases de Hume-
-Rothery
Rothery)
)
•
• Compos
Composé
és ioniques ou covalents
s ioniques ou covalents
•
• Phases de laves
Phases de laves

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
6.
6. Phases interm
Phases intermé
édiaires
diaires

LES M
LES MÉ
2.
2. Diagrammes d
Diagrammes d’é
quilibre binaires
7.
7. Consid
Considé
érations g
rations gé
én
né
érales sur les
rales sur les
diagrammes d
diagrammes d’é
quilibre binaires
•
• Un diagramme d
Un diagramme d’é
’équilibre donne les limites des domaines
quilibre donne les limites des domaines
d
d’
’existence, en
existence, en θ
θ et en C, des m
et en C, des mé
élanges monophas
langes monophasé
és
s
•
• Deux domaines monophas
Deux domaines monophasé
és sont s
s sont sé
épar
paré
és par une r
s par une ré
égions
gions à
à
deux phases,
deux phases, à
à moins qu
moins qu’
’ils ne le soient par une ligne
ils ne le soient par une ligne
horizontale; dans ce cas, la ligne horizontale pr
horizontale; dans ce cas, la ligne horizontale pré
ésente un point
sente un point
invariant o
invariant où
ù trois phases sont en
trois phases sont en é
équilibre. C
quilibre. C’
’est le cas des
est le cas des
points eutectiques et
points eutectiques et p
pé
éritectiques
ritectiques.
.
•
• Dans un domaine
Dans un domaine à
à deux phases, la composition de chacune
deux phases, la composition de chacune
des phases en
des phases en é
équilibre l
quilibre l’
’une avec l
une avec l’
’autre
autre à
à une temp
une tempé
érature
rature θ
θi
i
est d
est dé
étermin
terminé
ée par l
e par l’
’intersection de l
intersection de l’
’isotherme
isotherme θ
θi
i (horizontale
(horizontale
passant par l
passant par l’
’ordonn
ordonné
ée
e θ
θi
i) et des fronti
) et des frontiè
ères qui s
res qui sé
éparent ce
parent ce
domaine des deux domaines monophas
domaine des deux domaines monophasé
és adjacents.
s adjacents.

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