Chap. 6.2 : alliages métalliques

Question 1

Comment obtient-on un alliage ?

Answer 1

Fusion commune du métal et des autres éléments, à une température suffisamment élevée, suivie d’un refroidissement convenable.

Question 2

Suite au refroidissement possible, on peut obtenir 2 résultats :

Answer 2

• un alliage homogène (solide monophasique)
• un alliage hétérogène (solide multiphasique)

Question 3

Quelles sont les trois formes que peut prendre un alliage homogène ?

Answer 3

• une solu solide par insertion (petits atomes dans les trous)
• une solu solide par substitution (taille similaire, on remplace)
• Composé défini ou intermédiaire ( les atomes des différents éléments s’arrangent dans une structure distincte)

Question 4

Qu’est-ce qu’un alliage hétérogène ?

Answer 4

juxtaposition de différentes
phases pouvant être des métaux purs, des composés définis ou des solutions solides

Question 5

Vocabulaire : métal soluté et métal solvant ?

Answer 5

Métal solvant : métal majoritaire
Métal soluté : métal minoritaire

Question 6

Solutions solides de substitution et intermétalliques ? Ecriture ?

Answer 6

= cas des solutions solides par substitution entre deux métaux

On les écrit : AxB(1-x)
Avec A le métal solvant et B le métal soluté

Question 7

Qu’est-ce que les règles de Hume-Rothery et combien y en a-t-il ?

Answer 7

Donne les conditions de formation d’une solu solide de substitution entre A et B.
Elles sont au nombre de 4

Question 8

Règles de Hume-Rothery en substitution ?

Answer 8

A et B peuvent former une solu solide de substitution si :
- Ils ont la même valence (établissent le même type de liaisons chimiques)
- Ont des électronégativités proches
- Ont la même structure cristallographique
- Ont des tailles proches

Question 9

Pour valider le critère de la différence de taille, on regarde quoi ?

Answer 9

Le rapport ΔR / R

Question 10

Lien entre la miscibilité et la diff d’électronégativité entre A et B ?

Answer 10

+ ΔX augmente, - les matériaux sont miscibles

Question 11

Lien entre la différence de structure et la miscibilité ?

Answer 11

La différence de structure limite la miscibilité encore + que ΔX

Question 12

Selon la valeur de ΔR / R ?

Answer 12

On a une solubilité mutuelle qui varie, et donc on obtient des solutions solides différentes.

Question 13

Si même structure et rayons très voisins 0 ≤ ΔR/R ≤ 0,07 ?

Answer 13

On obtient une solution solide désordonnée en toutes proportions.
–> Les atomes sont tellement similaires qu’ils peuvent se substituer l’un à l’autre dans le réseau de façon désordonnée.

Question 14

Déroulé d’une structure de solution solide désordonnée en toutes proportions en fonction de la proportion des éléments ?

Answer 14

Type de diagramme : fuseau simple.
- Au début : A en corps pur
- avant les 50% : on rajoute progressivement des atomes de B en substitution à ceux de A
- à 50% : il y a désormais autant de l’un que de l’autre : l’alliage est désordonné
- en dessous de 100% : on continue à substituer les atomes de A par ceux de B
- à 100% : il n’y a plus que les atomes de B.

Question 15

Si même structure et rayons peu différents 0.07 ≤ ΔR/R ≤0.14 ?

Answer 15

Solutions solides désordonnées en toutes proportions avec possibilité de sur-structures.
Sont encore assez similaires pour qu’on puisse substituer les atomes les uns aux autres, mais dans certaines proportions de A et B et avec un chauffage prolongé, on peut obtenir une organisation ordonnée : une sur-structure.

Question 16

Qu’est-ce qu’une sur-structure ?

Answer 16

Les atomes migrent vers des sites privilégiés qui conduisent à la formation de structure solide ordonnée :
Configuration cristalline particulière dans laquelle les atomes A et B ne se distribuent plus aléatoirement dans le réseau.

Le réseau cristallin initial reste intact.
Pas de nouvelle phase.

⚠ : ces structures sont fragiles, mais stables à basses températures

Question 17

Quelle loi nous donne le paramètre de maille de l’alliage ?

Answer 17

La loi de Végard : a(Ax.B(1-x)) = x.a(A) + (1-x).a(B).
–> le paramètre de maille de l’alliage dépend des paramètres de maille des éléments et de leur fraction molaire

Question 18

Si structures différentes et/ou rayons assez différents 0.14 ≤ ΔR/R ≤ 0.3 ?

Answer 18

Formation de solution solide limitée avec ou sans formation de composés intermédiaire

Question 19

Qu’est-ce qu’un composé intermédiaire ?

Answer 19

Nouvelle phase distincte formée dans l’alliage, avec une structure cristalline propre

Question 20

Si 0.3 ≤ ΔR/R ?

Answer 20

Pas de solution solide de substitution mais :
- formation éventuelle de composés définis
- formation de solutions solides d’insertion dans les sites octa ou tétra

Question 21

Possibilité de formation de sur-structure mais dans solut solide désordonnée en toutes proportions dans quel cas ?

Answer 21

Si différence de valence

Question 22

Le rapport est trop élevé, quels sont les possibilités ?

Answer 22

Le métal soluté est trop grand par rapport au métal solvant –> pas de solu solide de substitution, peut seulement former des réseaux ioniques et covalents.

Si le métal soluté est trop petit, pas de solu solide de substitution non plus mais réseaux ioniques, covalents + solu solides d’insertion.

Question 23

Solutions solides d’insertion ?

Answer 23

Les atomes de l’élément d’alliage occupent les cavités interstitiels générées par l’empilement des atomes de l’élément de base.

Question 24

Règles de Hume-Rothery en insertion ?

Answer 24

• Les atomes du métal soluté doivent être plus petits que les cavités de la structure du métal solvant
• doivent avoir des électronégativités proches.