COURS DE CHIMIE INORGANIQUE 1Chapitre 3 : Les diagrammes de phases Diagramme de phases binaire

Par rapport au systme unaire, une nouvelle variable est mise en jeu.Cette variable, cest la composition du systme. Avec la composition, on peut tracer des diagrammes de composition, des segments de droite.

Cette composition peut tre exprime en fraction molaire ou en fraction massique.Cest donc un nouveau diagramme que nous obtenons. Un diagramme tridimensionnel pour lequel P = f(T,xi). Pour un diagramme isobare (P = Constante), on a : T = f(xi) Pour un diagramme isotherme (T = Constante), on a : P = f(xi)

Dans un diagramme de phases binaire, la variance obit la relation gnrale, savoir :v=a+cq Avec :

a=1c=2

reprsente le nombre de phasesq reprsente le nombre de relations restrictives Do finalement : v = 3 q

Etudions maintenant la notion de miscibilit qui va tre fondamentale par la suite dans le cours.- Deux constituants sont dits totalement miscibles lorsquils forment une phase homogne. Par exemple, leau et lalcool (pastis, vodka, whisky, gin, mthanol, thanol) temprature ambiante sont totalement miscibles. - Deux constituants sont dits non miscibles lorsquils forment deux phases diffrentes. Par exemple, leau et lhuile (dolive, de tournesol, de noix) ne sont absolument pas miscibles temprature ambiante. A ltat gazeux, la miscibilit dun mlange est totale et ce indpendamment de sa composition.

1) Diagramme liquide vapeur A) Miscibilit totale : diagramme monofuseaux

Considrons le cas des diagrammes o les 2 constituants du systme binaire ont des caractristiques voisines, et o la solution obtenue est une solution idale.La courbe du haut est appele courbe de rose (le gaz commence se transformer en liquide pour cette courbe) et celle du bas est appele courbe dbullition (le liquide commence se transformer en gaz pour cette courbe).

1) Diagramme liquide vapeur B) Miscibilit totale : azotrope

Considrons le cas des diagrammes o les 2 constituants du systme binaire sont assez diffrents. Dans ce cas, linteraction entre les molcules ltat liquide nest plus ngligeable.On constate que les courbes dbullition et de rose prsentent un extremum commun appel point dazotropie qui est en fait marqu par la juxtaposition des deux fuseaux.

1) Diagramme liquide vapeur B) Miscibilit totale : azotrope

Le mlange correspondant cette composition est un mlange azotrope. Il a pour caractristique essentielle de montrer le comportement du corps pur lors dun changement dtat.Pour un point azotrope, on a la variance : v = 0. Pourquoi ? Cest ce que nous allons voir maintenant

1) Diagramme liquide vapeur B) Miscibilit totale : azotrope

Posons dans un premier temps, la relation classique de la variance, savoir : v = C + a qAvec a = 1 (Ici, la temprature varie avec la fraction molaire), C = 2 (diagramme de phases binaire, donc forcment 2 constituants, ni plus, ni moins), = 2 (car, on a pour ce point, la phase liquide et la phase gazeuse) et q = 1 (car la fraction molaire de liquide est gale la fraction molaire de gaz pour le point azotrope). On remplace dans lexpression de v :

v = C + a q = 2 + 1 2 1 = 3 3 = 0.Do v = 0 pour un point azotrope.

1) Diagramme liquide vapeur C) Thorme des momentsConsidrons le diagramme de phases suivant :XB La composition de ce diagramme est obtenue partir de la rgle de lhorizontale : Le liquide a un titre de z% de B. Le gaz a un titre de y% de B. Et la proportion de chacune des phases est obtenue partir de la rgle des segments inverses. y% et z% Rgle des segments inverses

M

O

N

1) Diagramme liquide vapeur C) Thorme des momentsComment fonctionne la rgle des segments inverses ?Considrons lexemple du diagramme de la diapositive que nous venons de voir. On appelle cette rgle, la rgle des segments inverses pour la raison suivante Regardez, tout lheure, on avait : Rappelons que pour un diagramme de phase binaire, la courbe de rose (celle dterminant la fraction molaire du gaz en fonction de la temprature OU de la pression) est au-dessus et la courbe dbullition (celle dterminant la fraction molaire du liquide en fonction de la temprature OU de la pression) est en-dessous sur le diagramme ! Par la suite, ce rappel anodin va avoir son importance pour expliquer cette rgle

1) Diagramme liquide vapeur C) Thorme des momentsComment fonctionne la rgle des segments inverses ?ON est un segment qui va du centre du fuseau vers un point de la courbe dbullition (donc la courbe du liquide) et MN est un segment entre un point de la courbe de rose (celle du gaz) et un point de la courbe dbullition (celle du liquide).

Or :On en dduit une rgle gnralise :

1) Diagramme liquide vapeur C) Thorme des momentsLapplication suivante est possible pour un diagramme liquidevapeur :

2) Diagramme liquide solide A) Rappels et introductionLes diagrammes liquide-vapeur sont utiles notamment quand on tudie un mlange de deux liquides que lon fait chauffer. On a vu quil y avait deux possibilits alors.Soit ce mlange est idal et on a un diagramme monofuseaux (notamment quand les deux composants ont des proprits voisines) Soit ce mlange nest pas idal. Les deux courbes admettent alors un minimum ou un maximum commun appel point azotrope

Pour ce qui est des diagrammes liquide-solide, ils sont utiliss dans le cadre de ltude des transformations dans les mtaux et dans les alliages.

2) Diagramme liquide solide B) Solution solideUne solution solide est un mlange lchelle atomique datomes diffrents ltat solide. Par exemple, si on mlange du sel de table (chlorure de sodium NaCl) avec du chlorure de potassium (KCl), on a fait une solution solideOn distinguera ici :

Les solutions solides primaires : Dans le cas dune solution solide binaire AB, le type de rseau cristallin du solvant A nest pas modifi par la prsence du solut B. Les solutions solides secondaires ou intermdiaires : Le type de rseau cristallin de la solution nest pas le mme que le type de rseau du solvant A.

2) Diagramme liquide solide B) Solution solideParlons maintenant de la notion de domaine de solubilit :La solution solide dun solut B dans un solvant A nexiste que dans un intervalle de concentration en solut prcis. Cest cet intervalle que nous appelons domaine de solubilit. Ce domaine peut tre : -Total (Une solution solide de nickel Ni dans le cuivre Cu et rciproquement).

-Restreint (Une solution solide de carbone dans le fer limit 2% de carbone).

2) B) Solution solide ) Solution solide dinsertionUne solution solide dinsertion est une solution solide o latome dissout occupe les interstices du rseau du solvant.Donc latome en insertion vient occuper les sites ttradriques (T) et octadriques (O) cristallographiques. La solution solide interstitielle ne peut donc exister que lorsque les atomes de solut sont trs petits par rapport celui du solvant. Daprs la thorie de Hume -Rothery, la condition ncessaire pour quun atome B se mette en insertion dans un rseau A est : On notera par consquent que seuls les atomes comme suit : H (Hydrogne), O (Oxygne), C (Carbone), B (Bore) peuvent former des solutions interstitielles (solides dinsertion).

2) B) Solution solide ) Solution solide de substitutionUne solution solide de substitution est une solution solide o les atomes de solut B occupent une fraction de sites des atomes A.

La structure cristalline nest pas modifie et on peut supposer que les atomes de A et de B sont rpartis alatoirement dans les sites du rseau : cest dire de faon statistiquement homogne. A quelles conditions existent ces solutions ?-Tout dabord, il faut que les atomes de A et de B aient des rayons (atomiques) ne diffrant que de 15% au maximum. -Les structures de A et de B doivent tre voisines (i.e. deux cubiques faces centres (CFC)). -La diffrence dlectrongativit entre A et B doit tre faible.

2) B) Solution solide ) Solution solide de substitutionIl est important de savoir que dans la plupart des solutions de substitution, la distribution des atomes est arbitraire ou dsordonne. Il arrive aussi que la solution soi ordonne et elle porte alors le nom de surstructure. Gnralement, les solutions solides ordonnes correspondent toujours un rapport de concentration atomique simple (pour Cu/Au reprsent ci-dessous : 1/1)

2) Diagramme liquide solide C) Calcul de la varianceConsidrons ici deux exemples particuliers : -Lquilibre entre fer solide et fer liquide On a : Feliquide Fesolide

Ici, on a : c = 1 (le fer est le seul constituant), = 2 (une phase liquide et une phase solide ce qui fait donc 2 phases), a = 1 (La transformation est isobare, mais pas isotherme) et q = 0 (pas de relations restrictives).Do ici, on a : v = c + a q = 1 + 1 2 0 = 2 2 = 0.

2) Diagramme liquide solide C) Calcul de la variance- Lquilibre entre du liquide et une solution solide dun solut B dans un substrat A, solution que nous appellerons On a : liquide

Ici, on a : c = 2 (le solut B et le substrat A), = 2 (une phase liquide et une phase solide ce qui fait donc 2 phases), a = 1 (La transformation est isobare, mais pas isotherme) et q = 0 (pas de relations restrictives).

Do ici, on a : v = c + a q = 2 + 1 2 0 = 3 2 = 1.

2) Diagramme liquide solide D) laborer le diagrammeLe diagramme de phases est obtenu partir des courbes de refroidissement de chaque composition.La loi de refroidissement dun solide dans un intervalle de temprature dans lequel il le solide ne subit aucune transformation chimique ou physique suit une loi exponentielle.

T

t

2) Diagramme liquide solide D) laborer le diagrammeDcrivons la loi mathmatique correspondant cette dcroissance en dmontrant son existence. Nous allons nous servir ici de deux autres lois pour pouvoir prouver que la loi de refroidissement est exponentielle.Dans un premier temps, on utilise la loi de Newton (qui nous apprend que la perte de chaleur au cours du refroidissement est proportionnelle lcart de temprature). Si on nomme k, cette constante de proportionnalit, on a :

dQ = k dt avec = Tf TiEt on peut dfinir la capacit calorifique ainsi : dQ/d() = -C dQ = -Cd().

2) Diagramme liquide solide D) laborer le diagrammeDe la loi de Newton (dQ = k dt ) et de la dfinition de la capacit calorifique (dQ = -Cd()), on dduit lgalit suivantek dt = -Cd() Ce qui donne aprs intgration : = 0 exp(-kt/C)

2) D) laborer le diagramme ) Courbe de refroidissement dun corps pur

La loi de refroidissement dun corps pur dans un intervalle de temprature dans lequel il subit un changement de phase est thoriquement reprsente ainsi :

2) D) laborer le diagramme ) Courbe de refroidissement dun corps pur

Pourquoi la courbe thorique a-t-elle cette allure l ?On considre lexemple dun corps A qui se solidifie.

Tant que la temprature de A est suprieure la temprature de fusion Tf du corps A, alors A est liquide et se refroidit sans changement de phase et daprs la loi exponentielle vue prcdemment.Mais, ds que la temprature de A est gale sa temprature de fusion, alors il se produit un changement de phase selon lquilibre vu prcdemment savoir : Aliquide Asolide Si on calcule la variance pour cet quilibre, on a : v = 0.

2) D) laborer le diagramme ) Courbe de refroidissement dun corps pur

Pourquoi la courbe thorique a-t-elle cette allure l ?Ainsi, on en dduit que lquilibre nexiste que pour une seule temprature et que la solidification du compos A se fait temprature constante (cette temprature tant la temprature de fusion de A). Et au final, ds que la temprature de A devient infrieure la temprature de fusion de A, alors A est solide et se refroidit sans changement de phase et daprs la loi exponentielle vue prcdemment. Toutefois entre la thorie et lexprience, il y a toujours de petites diffrences

2) D) laborer le diagramme ) Courbe de refroidissement dun corps pur

En effet, voici lallure de la courbe exprimentale

La chute puis la remonte brutale de la temprature vers la temprature de fusion sont des phnomnes dus la surfusion (i.e. quand le refroidissement seffectue de manire trop rapide ou quand il y a retard de la cristallisation).

2) D) ) Courbe de refroidissement dune solution solide de B dans A miscibilit totale

La loi de refroidissement dune solution solide dans un intervalle de temprature dans lequel il subit un changement de phase est thoriquement reprsente ainsi :

2) D) ) Courbe de refroidissement dune solution solide de B dans A miscibilit totale

Pourquoi la courbe thorique a-t-elle cette allure l ?On considre lexemple dune solution solide miscibilit totale de B dans A. Tant que la temprature de A est suprieure la temprature de fusion Tf de la solution solide, alors A est liquide et se refroidit sans changement de phase et daprs la loi exponentielle vue prcdemment. Mais, ds que la temprature de la solution est gale sa temprature de fusion, alors il se produit un changement de phase selon lquilibre vu prcdemment savoir : ABliquide ABsolide Si on calcule la variance pour cet quilibre, on a : v = 1.

2) D) ) Courbe de refroidissement dune solution solide de B dans A miscibilit totale

Pourquoi la courbe thorique a-t-elle cette allure l ?Ainsi, on en dduit que lquilibre existe pour un ensemble de tempratures (donc, lvolution se fait de manire exponentielle sur cet ensemble). On pourra toutefois remarquer un certain cart sur la courbe qui est surtout d au fait que la raction de solidification soit une raction trs exothermique (qui dgage de la temprature) Et au final, ds que la temprature de la solution devient infrieure sa temprature de fusion, alors la solution est solide et se refroidit sans changement de phase et daprs la loi exponentielle vue prcdemment.

2) D) ) Elaborer le diagramme partir de ces courbes pour une solution solide miscibilit totale

Considrons lexemple dun alliage AB de deux mtaux A et B.Le diagramme de phase obtenu est construit en considrant pour chaque composition la temprature de dbut et de fin de solidification.

2) D) ) Elaborer le diagramme partir de ces courbes pour une solution solide miscibilit totale

On obtient le diagramme de phases suivant :

2) D) ) Elaborer le diagramme partir de ces courbes pour une solution solide miscibilit totale

Lgendons ce diagramme et dcryptons-le ensemble

2) D) ) Elaborer le diagramme partir de ces courbes pour une solution solide miscibilit totale

Sur le diagramme prsent, la zone bleue dsigne une zone o on ne trouve que du liquide. La courbe dlimitant la frontire entre la zone bleue et la zone verte sappelle le liquidus.La zone verte est une zone o on trouve du solide et du liquide.

La zone rouge est une zone o on trouve exclusivement du solide. La courbe dlimitant la frontire entre la zone rouge et la zone verte sappelle le solidus.

2) E) Les diffrents types de diagrammes de phases lquilibre ) Diagramme solution solide unique

Considrons le diagramme de phases liquidesolide suivant : XB La composition de ce diagramme est obtenue partir de la rgle de lhorizontale : M O N Le liquide a un titre de y% de B. La solution solide a un titre de z% de B.Et la proportion de chacune des phases est obtenue partir de la rgle des segments inverses. Rgle des segments inverses

y% et

z%

2) E) Les diffrents types de diagrammes de phases lquilibre ) Diagramme fuseau avec lacune de solubilit

Pour ce type de diagramme, il existe ce que lon appelle une zone de dmixtion ltat solide. Le domaine o il y a une lacune de solubilit est un domaine dans lequel B nest plus soluble dans la solution solide de B dans A.

Lacune de solubilit

Dans la lacune de solubilit, 4 phases coexistent ( savoir S, S, A, B). Il y a donc prsence de S et de S dans la lacune de solubilit.

2) E) Les diffrents types de diagrammes de phases lquilibre ) Diagramme binaire sans aucune miscibilit ltat solide

Voici la reprsentation du diagramme binaire non miscible ltat solide : :Liquide

FB

FA X Y

ZLiquide + B

Liquide + A

TE

E A+B

2) E) Les diffrents types de diagrammes de phases lquilibre ) Diagramme binaire sans aucune miscibilit ltat solide

En regardant le diagramme de la diapositive prcdente, on considre un alliage de titre Y. On dit de cet alliage quil a une composition eutectique. En effet quand T = TE, alors on a lquilibre suivant :

Liquide

A + B.

Cet quilibre est caractristique dun mlange eutectique. E, le point de runion entre la courbe de liquidus et la courbe de solidus est appel aussi point eutectique.

La variance au point E vaut : v = 2 + 1 3 = 0.

2) E) Les diffrents types de diagrammes de phases lquilibre ) Diagramme binaire sans aucune miscibilit ltat solide

En regardant le diagramme de la diapositive, on considre un alliage de titre X. Quand T(X) = TE + ( : une petite temprature non ngative)

Alors le liquide a un titre de Y % de B, le solide est donc du A pur et v = 1.Quand T(X) = TE Alors, le liquide se transforme daprs la raction eutectique savoir : Liquide A + B. Et on a v = 0.

Quand T(X) = TE Alors, on est en prsence de deux phases solides A et B. On a v = 1.

2) E) Les diffrents types de diagrammes de phases lquilibre ) Diagramme binaire sans aucune miscibilit ltat solide

Lgendons le diagramme prcdent et commentons-le

Liquide

FB

FA

Liquide + A

Liquide + B

TE

EA+B

2) E) Les diffrents types de diagrammes de phases lquilibre ) Diagramme binaire sans aucune miscibilit ltat solide

Sur le diagramme prsent, la zone bleue dsigne une zone o on ne trouve que du liquide. La courbe dlimitant la frontire entre la zone bleue et la zone verte ainsi que la courbe dlimitant la frontire entre la zone bleue et la zone orange sappelle le liquidus. La zone verte est une zone o on trouve du solide A et du liquide. La zone orange est une zone o on trouve du solide B et du liquide. La zone rouge est une zone o on trouve exclusivement du solide. La courbe dlimitant la frontire entre la zone rouge et la zone verte ainsi que la courbe dlimitant la frontire entre la zone rouge et la zone orange sappelle le solidus.

2) E) Les diffrents types de diagrammes de phases lquilibre ) Diagramme binaire sans aucune miscibilit ltat solide

La dure du palier de temprature de leutectique est dautant plus longue que la composition de la solution de dpart est proche de celle de leutectique. En dautres termes, plus la solution de dpart a une composition proche du mlange eutectique, plus la dure du palier de temprature de leutectique est longue. Ici, on est en prsence dun diagramme de phases plus communment appel diagramme de Tamman.

2) E) ) Diagramme binaire avec une ou plusieurs combinaisons ) Le compos dfini fond sans se dcomposer

Ce diagramme peut tre considr comme la superposition de deux autres : A/AxBy et AxBy/B. Interprtons ce diagramme

I1 4 5

FB

FA2 3

E2

TE2

TE1

E16

7

AxBy

2) E) ) Diagramme binaire avec une ou plusieurs combinaisons ) Le compos dfini fond sans se dcomposer

Sur le diagramme prsent, la zone bleue dsigne une zone o on ne trouve que du liquide. La courbe dlimitant la frontire entre la zone bleue et les zones vertes sappelle le liquidus. Les zones vertes sont des zones o on trouve du solide et du liquide. Les zones rouges sont des zones o on trouve exclusivement du solide. La courbe dlimitant la frontire entre les zones rouges et les zones vertes sappelle le solidus. Le diagramme est compos comme suit : En 1, exclusivement du liquide. En 2, du liquide ainsi que du A solide.

2) E) ) Diagramme binaire avec une ou plusieurs combinaisons ) Le compos dfini fond sans se dcomposer

En 3 et en 4, du liquide et du AxBy solide. En 5, du liquide et du B solide. En 6, un mlange entre du A solide et du AxBy solide. En 7, un mlange entre du AxBy solide et du B solide.

On dit alors que AxBy est un compos fusion congruente (cest-dire quil fond comme un corps pur sans se dcomposer).Nous pouvons en tout cas faire les remarques suivantes : Il y a autant de maximums sur la courbe de liquidus que de composs dfinis pour le diagramme de phases. Il y a autant de diagrammes de Tamman dans le diagramme de phases que de point eutectiques dans le diagramme de phases.

2) E) ) Diagramme binaire avec une ou plusieurs combinaisons b) Le compos dfini fond en se dcomposant

Le diagramme est thoriquement de cette forme l Commentons-le !!! FB

1

FA TE2 5 E P 3 6

4

TP

AxBy

2) E) ) Diagramme binaire avec une ou plusieurs combinaisons b) Le compos dfini fond en se dcomposant

Si le compos fond en se dcomposant, alors on peut dire que la combinaison des 2 constituants nest plus stable partir dune temprature infrieure celle du palier pritectique. Sur le diagramme prsent, la zone bleue dsigne une zone o on ne trouve que du liquide. La courbe dlimitant la frontire entre la zone bleue et les zones vertes sappelle le liquidus. Les zones vertes sont des zones o on trouve du solide et du liquide. Les zones rouges sont des zones o on trouve exclusivement du solide. La courbe dlimitant la frontire entre les zones rouges et les zones vertes sappelle le solidus.

2) E) ) Diagramme binaire avec une ou plusieurs combinaisons b) Le compos dfini fond en se dcomposant

Un compos qui fond en se dcomposant (comme AxBy) est un compos fusion non congruente. Voici la composition de chacune des phases :

En 1, exclusivement du liquide. En 2, du liquide et du solide A En 3, du liquide et du solide AxBy En 4, du liquide et du solide B En 5, un mlange entre du solide A et du solide AxBy En 6, un mlange entre du solide AxBy et du solide B.Ds que la temprature du mlange est gale celle de son point eutectique, alors lquilibre Liquide A + AxBy est respect. Et on a alors v = 0, pour le point eutectique.

2) E) ) Diagramme binaire avec une ou plusieurs combinaisons b) Le compos dfini fond en se dcomposant

Ds que la temprature du mlange est gale celle de son point pritectique, alors lquilibre Liquide + B AxBy est respect. Et on a alors v = 0, pour le point pritectique. Lorsque le refroidissement des composants du domaine 4 a lieu, on peut observer que le liquide de composition p (en appelant p, labscisse du point pritectique P) nest pas assez riche en solide B pour donner lui tout seul le solide AxBy et donc la redissolution de B a lieu. Nous pouvons dj affirmer que la formation de AxBy seffectue au dtriment de B, qui est dj prcipit.

Rciproquement, quand on chauffe des cristaux du solide AxBy jusqu une certaine temprature TP, ces cristaux se dcomposent en donnant du liquide de composition p et du B solide.

2) E) ) Diagramme binaire avec une ou plusieurs combinaisons b) Le compos dfini fond en se dcomposant

On remarque ici lapparition de 2 diagrammes de Tamman (un pour le point eutectique et un pour le point pritectique). On remarque par la mme que plus la composition de la solution de dpart est proche de celle du compos dfini (proche de AxBy ici), plus le palier de temprature du point pritectique durera.

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solidesPlus A et B vont tre des solutions solides diffrentes et plus la lacune de solubilit du diagramme de phases va exister pour des tempratures leves. Cette lacune de solubilit peut mme traverser le fuseau. Deux cas de figures sopposent alors.Si TA TB Si TA TB

Diagramme quilibre eutectique

Diagramme quilibre pritectique

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides a) Diagramme quilibre eutectique

On considre ce type de diagramme. Commentons-le1 3 2 4 5

6

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides a) Diagramme quilibre eutectique

Si on considre un alliage de titre C (alliage de composition eutectique daprs le diagramme de la diapositive prcdente), on a lquilibre : Liquide ( + )Lquilibre pour un mlange de telle composition est caractristique dun eutectique. Cest pour cela que le compos ( + ) est appel compos eutectique. La variance au point E2 (eutectique) vaut : v = 3 3 = 0. Voici la lgende des diffrents domaines : En 1, il ny a que du liquide. En 2, il y a du liquide et du solide En 3, il y a du liquide et du solide

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides a) Diagramme quilibre eutectique

En 4, il ny a que du solide . En 5, il y a un mlange entre le solide et le solide . En 6, il ny a que du solide . Considrons maintenant un alliage de titre B. Quand la temprature de cet alliage est lgrement suprieure celle du point eutectique, alors on peut dire que le liquide titre XE2 % de B et que titre XE1 % de B. Quand la temprature de cet alliage est gale celle du point eutectique, alors le liquide va se transformer daprs lquilibre eutectique, savoir : Liquide ( + ).

titre XE1 % de B et titre XE3 % de B pour la temprature de leutectique.

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides a) Diagramme quilibre eutectique

Et quand la temprature de lalliage B est lgrement infrieure celle du mlange eutectique, alors titre XE1 % de B et titre XE3 % de B. Sur le diagramme prsent, la zone bleue dsigne une zone o on ne trouve que du liquide. La courbe dlimitant la frontire entre la zone bleue et les zones vertes sappelle le liquidus. Les zones vertes sont des zones o on trouve du solide et du liquide. Les zones rouges sont des zones o on trouve exclusivement du solide. La courbe dlimitant la frontire entre les zones rouges et les zones vertes sappelle le solidus.

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides a) Diagramme quilibre eutectique

Nous pouvons effectuer les remarques suivantes : -On observe que la miscibilit mutuelle ltat solide diminue, en gnral, avec la temprature. -Le diagramme, ici considr, constitue un diagramme de Tamman pour le point eutectique.

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides b) Diagramme quilibre pritectique

On considre ce type de diagramme. Commentons-le

1

3 TP

24

5

6

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides b) Diagramme quilibre pritectique

Quand T= TP (quand la temprature T du mlange est gale celle du palier pritectique TP), alors lquilibre suivant est respect : Liquide + Lquilibre suivant est caractristique dun pritectique. La variance au point P1 (pritectique) vaut : v = 3 3 = 0. Voici la lgende des diffrents domaines : En 1, il ny a que du liquide. En 2, il y a du liquide et du solide En 3, il y a du liquide et du solide En 4, il ny a que du solide . En 5, il y a un mlange entre le solide et le solide . En 6, il ny a que du solide .

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides b) Diagramme quilibre pritectique

Lors du refroidissement du mlange entre le liquide et la solution solide , le liquide qui a pour composition p1 (on appelle p1, labscisse du point pritectique P1) nest pas assez riche en platine Pt pour donner lui tout seul de la solution solide et on a donc redissolution de la solution solide . Considrons un alliage de titre C. Nous remarquons que jusqu la temprature du point pritectique, la solution solide prcipite et que le liquide senrichit en argent Ag. A chaque instant, la composition de chacune des deux phases est donne par la rgle de lhorizontale et leur proportion est donne par la rgle des segments inverses.

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides b) Diagramme quilibre pritectique

Si la temprature de lalliage C est lgrement suprieure la temprature du palier pritectique, alors le liquide titre XP1 % et titre XP3 %. Quand la temprature de lalliage C est celle du palier pritectique, alors on se situe dans le cadre dun quilibre pritectique pour lequel v = 0 (Pour les dtails, voir lantpnultime (lavantdernire) diapositive prcdant cette diapositive). Et quand la temprature de lalliage C est lgrement infrieure celle du palier pritectique, alors titre XP2 % et titre XP3 %.

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides b) Diagramme quilibre pritectique

Sur le diagramme prsent, la zone bleue dsigne une zone o on ne trouve que du liquide. La courbe dlimitant la frontire entre la zone bleue et les zones vertes sappelle le liquidus. Les zones vertes sont des zones o on trouve du solide et du liquide.

Les zones rouges sont des zones o on trouve exclusivement du solide. La courbe dlimitant la frontire entre les zones rouges et les zones vertes sappelle le solidus.On remarque aussi que la miscibilit mutuelle ltat solide diminue gnralement avec la temprature.

On peut construire un diagramme de Tamman pour le point pritectique.

2) E) ) Diagramme binaire avec deux solutions solides b) Diagramme quilibre pritectique

Comment reconstituer partir des courbes de refroidissement le diagramme de phases correspondant ?

2) E) ) Diagramme avec compos dfiniUn compos dit dfini est un compos du type solution solide intermdiaire.

Le compos dfini a une structure cristalline qui lui est propre et se comporte comme un corps pur.Nous pouvons diffrencier deux types de composs : -Les bertollides qui sont des composs stables dans un large domaine de stabilit -Les daltonides qui sont des composs stables pour une composition donne ou dans un domaine de stabilit troit.

Les composs dfinis sont galement caractriss par une fusion congruente ou une fusion non congruente.

2) E) ) Diagramme avec compos dfiniSi le compos est dfini fusion congruente, alors le compos reste inchang quand la temprature augmente et il donne par fusion une phase liquide de composition similaire par rapport au compos de dpart. La fusion congruente est caractrise par un maximum sur la courbe de liquidus. Si le compos est dfini fusion non congruente, alors quand la temprature augmente, ce compos se dissocie en une phase liquide et une phase solide de compositions diffrentes. Considrons quelques exemples.

2) E) ) Diagramme avec compos dfiniConsidrons lexemple de la daltonide fusion congruente. Calculons la variance lquilibre de changement dtat du compos dfini : v = 2 + 1 2 1 = 3 3 = 0.

En effet, il existe une relation restrictive dans la daltonide fusion congruente.Cette relation est Xl = Xs Cela veut tout simplement dire que le titre en B est identique aussi bien dans le liquide que dans le solide.

La daltonide est entoure sur le diagramme.

2) E) ) Diagramme avec compos dfiniVoici la reprsentation dune bertollide fusion congruente (entoure ici)

2) E) ) Diagramme avec compos dfiniVoici la reprsentation dune daltonide fusion non congruente (entoure ici)

0

2) E) ) Transformation ltat solideToutes les transformations que nous avons prsentes dans le cadre des transformations liquide/solide sont transposables aux transformations solide/solide. Notons quune transformation eutectique seffectuant ltat solide est une transformation dite eutectode.

2) E) ) Transformation ltat solideLquilibre caractristique dune transformation eutectode est le suivant : +

Notons galement quune transformation seffectuant de manire pritectique ltat solide est nomm transformation pritectode.Il y a 2 quilibres possibles pour une transformation pritectode : + ou galement +