Défauts et alliages

Pour des raisons thermodynamiques (cfr. chapitre V), nous sommes obligés d’avoir une entropie quelque part dans les cristaux (sauf au zéro absolu). Cette entropie qui est une sorte de mesure du désordre interne, explique la présence de défauts à l’intérieur des solides. Néanmoins, il n’y a pas trop de défauts car les liaisons renforcent la stabilité globale du solide. Il y a donc un équilibre entre un maximum de liaisons et un maximum de désordre (entropie). Distinguons les différents types de défauts :

Défauts ponctuels :

Ce sont les seuls défauts obligatoires, ils mettent en jeu la disparition, le déplacement ou l’apparition d’un atome.

* Défaut de Schottky : absence d’un atome ou ion du réseau cristallin qui laisse un noeud inoccupé, cet espace vide est appelé lacune

* Défaut de Frenkel : un atome ou un ion du réseau cristallin quitte son noeud pour adopter une position interstitielle en laissant une lacune. Défauts linéaires : dislocations Présence de lignes de défauts ponctuels (= dislocations) pour des raisons énergétiques. Du coup, il manque des voisins dans tout un canal. Ce qui crée des canaux de conduction, de réaction.

Du point de vue des atomes, les plans atomiques situés autour de cette ligne de défaut sont distordus. Tout ceci est représenté sur la figure XXXIV.

Figure XXXIV : Dislocations dans un solide Défauts plans : Ces défauts apparaissent lors de l’assemblage de monocristaux.

* Les macles résultent de l'association de plusieurs monocristaux de même nature qui ont grandi dans des directions différentes au cours de leur croissance. Ce défaut est très visible à l'échelle macroscopique, car il correspond à l'imbrication des monocristaux.

* Un joint de grain est l'interface entre deux cristaux dans une structure polycristalline.

Intéressons nous maintenant aux alliages. Ceux-ci sont des substances composées d’un mélange d’éléments et ayant des propriétés métalliques :

- Alliage de substitution : Certains atomes du métal sont remplacés par d’autres de taille similaire.

Ex : laiton (Cu/Zn)

- Alliage interstitiel : les interstices dans la structure compacte métallique sont occupés par de petits atomes

Ex : acier (fer + carbone)

- Alliages mixtes : alliages qui contiennent un mélange d’alliages de substitution et interstitiel

Ex : acier inox (Fe, Cr, Ni, C)