4. Stabilité et réactivité des solides
La stabilité des matériaux dépend de leur pression de vapeur, s'il s'agit d'un élément, et de leur dissociation s'il s'agit d'un composé. Les températures maximales d'utilisation des métaux réfractaires et du graphite sont de plusieurs centaines de degrés plus faibles sous vide que sous atmosphère réductrice. Sous vide, le carbure de silicium est stable jusqu'à 1 700 0C et les carbures du tableau le sont jusqu'à 2 200 0C ; plusieurs borures sont aussi stables, mais les nitrures le sont moins.
Les vitesses de réactions chimiques s'accroissent avec la température, de sorte que la stabilité des matériaux aux hautes températures dépend en premier lieu de leur réactivité avec l'atmosphère qui les entoure d'une part, et avec les autres matériaux avec lesquels ils sont en contact d'autre part. La stabilité d'un matériau doit être prévue à partir de l'examen des diagrammes d'équilibre ; ainsi, les oxydes se carburent aisément. Seul l'oxyde de béryllium (BeO) fritté résiste convenablement à 2 000 0C ; les carbures se nitrurent et donnent de nombreuses solutions solides en atmosphère d'azote ; toutefois le carbure de niobium, le carbure de titane et le carbure de vanadium sont stables jusqu'à 2 450 0C. En atmosphère oxygénée, on peut avoir des oxycarbures et des oxynitrures.
L'établissement des diagrammes d'équilibre a nécessité et justifie encore de nombreux travaux, souvent difficiles, car l'identification directe des phases aux rayons X ne peut être faite au-delà de 1 500 0C que dans un fort petit nombre de laboratoires spécialisés. On procède le plus souvent par trempe : les échantillons de composition chimique fixée sont portés à la température désirée, puis trempés aussi rapidement que possible, de façon à conserver les phases de haute température, ce qui permet de les identifier par rayons X.
L'existence des phases et les transformations cristallines entre elles sont contrôlées par analyse thermique : les courbes de refroidissement et d'échauffement d'un échantillon présentent des irrégularités aux températures où se produisent les transformations de phases, a […]
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