1 • Des atomes
aux métaux polycristallins
18
1.6 Les défauts des cristaux
Un atome étranger occupe un nœud du réseau
Il s’agit d’une impureté au sens chimique du terme, mais on dit ici qu’il
s’agit d’un élément d’alliage car cet atome étranger est dissous dans le
métal de base : on parle alors de « solution solide de substitution ». La
présence d’un tel atome étranger provoque de légers déplacements des
atomes environnants.
Son existence exige que l’atome étranger ne soit pas très différent de
l’atome du métal de base. C’est ainsi que les rayons atomiques ne doivent
pas différer de plus de 20 à 30 %, il ne faut pas aussi que les deux éléments aient une grande affinité chimique l’un pour l’autre.
Le nombre d’atomes étrangers pouvant se placer dans un réseau donné (et
donc entrer en solution solide), varie avec la nature du métal de base et
avec celle de l’atome étranger. La solubilité peut être :
– totale ou illimitée : l’alliage est constitué de X % du métal M 1 et 100-X %
du métal M 2 avec X variant continûment de 0 à 100. Ceci se produit
lorsque les atomes ont la même structure cristalline et ont des propriétés très voisines :
exemples : Au-Ag, Au-Cu, Ag-Pd, Fe-Ni
– limitée : il existe une limite de concentration au-delà de laquelle les
atomes du soluté ne trouvent plus place dans le réseau du métal solvant. C’est en général le cas lorsque les deux métaux n’ont pas des propriétés très voisines. Plus les différences sont grandes plus la solubilité
diminue; elle peut devenir nulle (exemple Pb dans Fe). La limite de
solubilité augmente en général avec une élévation de température selon
une loi d’activation thermique :
C = C 0 exp (– Q/RT )
avec :
C = solubilité;
C 0 = constante;
Q = enthalpie de dissolution;
T = température absolue;
R = constante des gaz parfaits.
aux métaux polycristallins
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1.6 Les défauts des cristaux
Un atome étranger occupe un nœud du réseau
Il s’agit d’une impureté au sens chimique du terme, mais on dit ici qu’il
s’agit d’un élément d’alliage car cet atome étranger est dissous dans le
métal de base : on parle alors de « solution solide de substitution ». La
présence d’un tel atome étranger provoque de légers déplacements des
atomes environnants.
Son existence exige que l’atome étranger ne soit pas très différent de
l’atome du métal de base. C’est ainsi que les rayons atomiques ne doivent
pas différer de plus de 20 à 30 %, il ne faut pas aussi que les deux éléments aient une grande affinité chimique l’un pour l’autre.
Le nombre d’atomes étrangers pouvant se placer dans un réseau donné (et
donc entrer en solution solide), varie avec la nature du métal de base et
avec celle de l’atome étranger. La solubilité peut être :
– totale ou illimitée : l’alliage est constitué de X % du métal M 1 et 100-X %
du métal M 2 avec X variant continûment de 0 à 100. Ceci se produit
lorsque les atomes ont la même structure cristalline et ont des propriétés très voisines :
exemples : Au-Ag, Au-Cu, Ag-Pd, Fe-Ni
– limitée : il existe une limite de concentration au-delà de laquelle les
atomes du soluté ne trouvent plus place dans le réseau du métal solvant. C’est en général le cas lorsque les deux métaux n’ont pas des propriétés très voisines. Plus les différences sont grandes plus la solubilité
diminue; elle peut devenir nulle (exemple Pb dans Fe). La limite de
solubilité augmente en général avec une élévation de température selon
une loi d’activation thermique :
C = C 0 exp (– Q/RT )
avec :
C = solubilité;
C 0 = constante;
Q = enthalpie de dissolution;
T = température absolue;
R = constante des gaz parfaits.