ALLIAGES

Diagrammes d'équilibres de phases

La description et l'étude des alliages binaires passent par un type de représentation classique : les diagrammes d'équilibres de phases. Quelques cas peuvent servir d'exemples.

Système cuivre-tungstène
Encyclopædia Universalis France

La figure concerne le système cuivre (Cu)- tungstène (W). L'axe des abscisses représente la teneur de l'alliage en tungstène exprimée en atomes pour cent ou en poids pour cent ; la première échelle est utilisée dans les laboratoires de recherche tandis que la seconde est celle des industriels, qui préparent leurs alliages par pesée. L'axe vertical est gradué en température. L'ensemble donne donc une représentation de ce que sont les alliages CuW en fonction de la température et de la composition, sous réserve qu'ils soient à l'équilibre thermodynamique (ce point sera repris plus loin). On observe sur ce diagramme que les métaux ne s'allient pas. Le cuivre, à gauche, ne dissout pas plus de tungstène que le tungstène, à droite, de cuivre. Cela est vrai à l'état solide et encore presque vrai à l'état liquide puisque à 3 240 ⁰C environ on trouve deux liquides L₁ et L₂ : l'un, du cuivre avec 4,1 atomes de tungstène pour 100, et l'autre, du tungstène avec 9 atomes de cuivre pour 100. La zone A correspond à la coexistence des deux métaux solides sans pénétration notable de l'un dans l'autre (démixtion totale à l'état solide), la zone B, au-dessus de la température de fusion du cuivre (1 084,87 ⁰C), indique que, si le cuivre liquide dissout un peu de tungstène, ce dernier, toujours solide, reste pur (équilibre solide-liquide) ; enfin, la zone C, au-dessus du palier monotectique à 3 240 ⁰C, est celle de la démixtion à l'état liquide des deux métaux. Le nombre de phases dans ce système est de quatre : le tungstène (W), le cuivre (Cu) et les deux liquides L₁ et L₂. Un point est à noter : les lignes sont en pointillés dans la figure, ce qui signifie, ici, qu'elles ne sont pas établies avec certitude. Il ne faut pas en conclure que leur détermination a été mal conduite, mais simplement que les difficultés expérimentales sont très grandes. Elles supposent également que le cuivre est encore liquide, ce qui nécessite une pression supérieure à la pression atmosphérique normale. Le cuivre pur se vaporise normalement à 2 563 ⁰C.

Système cadmium-plomb
Encyclopædia Universalis France

La figure présente le cas du système cadmium (Cd) - plomb (Pb). Ici encore, les deux métaux ont très peu tendance à s'unir : le cadmium reste quasi pur et le plomb accepte au mieux 5,9 atomes de cadmium pour 100, à 248 ⁰C, température du palier eutectique qui sépare le domaine solide du domaine liquide L et des zones (solide + liquide) B et C ; la zone A est entièrement composée d'un mélange des deux solutions solides (Pb) et (Cd). Dans ces alliages, la miscibilité est totale à l'état liquide. Le nombre de phases est, dans ce cas, de trois : les deux solutions solides de cadmium dans le plomb (Pb) et de plomb dans le cadmium (Cd), ainsi que le liquide.

Système zirconium-hafnium
Encyclopædia Universalis France

La figure montre un exemple de miscibilité totale entre deux métaux, le zirconium (Zr) et le hafnium (Hf). Dans ce cas, on passe progressivement, dans l'état solide, de l'un à l'autre par remplacement, sur le réseau cristallin, des atomes du premier par ceux du second. Le produit est une solution solide qui ressemble au zirconium à gauche et au hafnium à droite. Chacun des deux composants possède deux structures cristallines : le zirconium est hexagonal compact (αZr) au-dessous de 863 ⁰C, cubique centré (βZr) au dessus ; le hafnium présente les mêmes caractéristiques, avec simplement une température de transition plus élevée : 1 743 ⁰C. Le fuseau qui sépare les deux zones solides est un domaine de coexistence des deux formes α et β. L'autre fuseau, qui sépare le domaine solide β du liquide, est[...]

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Écrit par

Jean-Claude GACHON : docteur d'état ès sciences physiques, professeur de métallurgie à l'université de Nancy-I

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Classification

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Autres références

ACIER - Technologie
- Écrit par Louis COLOMBIER, Gérard FESSIER, Guy HENRY, Joëlle PONTET
- 14 176 mots
- 10 médias
L'acier est un alliage de fer et de carbone renfermant au maximum 2 p. 100 de ce dernier élément. Il peut contenir de petites quantités d'autres éléments incorporés, volontairement ou non, au cours de son élaboration. On peut également y ajouter des quantités plus importantes d'éléments d'alliage...
AIMANTS
- Écrit par Roger FONTAINE
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...permanents, la plus naturelle est de former des groupes basés sur l'origine de l'hystérésis magnétique et sur la valeur du champ coercitif d'induction. Le classement ainsi établi correspond à des modes de préparation et à des propriétés physiques et mécaniques assez bien caractérisés.On distinguera alors :
ALUMINIUM
- Écrit par Robert GADEAU, Robert GUILLOT
- 9 636 mots
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L'aluminium pur a des emplois limités, sauf pour les conducteurs ; dès l'origine, on a cherché à faire des alliages, pour avoir des caractéristiques mécaniques plus élevées.
ANTIMOINE
- Écrit par Universalis, Jean PERROTEY
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Prèsde la moitié de la production mondiale annuelle (qui s'élève à 70 000 t environ) est consommée comme élément durcissant dans les alliages à base d' étain et surtout de plomb. Les plaques des batteries d'accumulateurs, qui doivent présenter une grande résistance, sont constituées de plomb allié...
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