Mémoire Online: application a l’optimisation de diagrammes de phases binaires

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Les alliages, la thermodynamique et les diagrammes de phases

GENERALITES

La plus grande partie des métaux techniquement importants sont en fait constitués d’un mélange de types d’atomes qui peuvent se regrouper dans différentes structures cristallines coexistantes. Un tel mélange d’atomes est nommé un alliage, et les différentes structures cristallines ainsi que les arrangements non cristallins (le mélange liquide ou gazeux) sont nommés des phases.

Les alliages

La notion d’alliage était initialement réservée aux métaux. De manière classique un alliage est un matériau à caractère métallique combinant un ou plusieurs métaux et éventuellement des éléments à caractère non métallique. Cette notion qui actuellement en pleine évolution est progressivement étendue aux autres matériaux (Céramiques, polymères), et on définit maintenant un alliage comme une combinaison d’atomes, d’ions ou de molécules pour former un matériau dont les propriétés diffèrent de celles des constituants.
Un alliage est généralement composé de plusieurs phases de taille microscopique ayant une composition et / ou une structure différentes, qui contribuent de manière synergique aux propriétés du matériaux.

La phase

Définition de Gibbs

Dans son traité « Equilibrium of Heterogeneous Substances » Gibbs [61GIB] définit un concept très important auquel il attribue le nom de phase. Voici, littéralement traduite, la définition originale de Gibbs :
« Considérons différent corps homogènes qui peuvent être formés d’un nombre quelconque de substances composantes, il sera utile de disposer d’un terme qui se référera uniquement à la composition et à l’état thermodynamique de chacun de ces corps, sans considération, ni de leur quantité, ni de leur forme. Nous appellerons de tels corps, qui se distinguent par leur composition et leur état, les différentes phases de la matière considérée, regardant tous les corps qui ne diffèrent que par leur quantité et leur forme comme des représentants de la même phase unique. Des phases qui peuvent exister les une avec les autres, les surfaces de séparation étant planes, dans un équilibre qui ne dépend pas de résistances passives aux échanges, seront appelées coexistantes » [95Her].