Diffusion atomique
L’état métallique - Propriétés atomiques

1 - Structure atomique

• 1.1 - Rappels de cristallographie
  Figure 1 - Micrographie à émission d’ions d’une pointe d’alliage fer-aluminium (d’après ) Figure 2 - Motif et mailles d’un réseau cristallin Figure 3 - Diffraction par une structure cristalline
• 1.2 - Structure cristalline des métaux purs
  Figure 4 - Mailles des réseaux cristallins courants Figure 5 - Plans atomiques compacts superposés
• 1.3 - Les alliages. Considérations thermodynamiques
  Figure 6 - Diagramme de phases des alliages Cu-Zn
• 1.4 - Solutions solides terminales
  Figure 7 - Variation de l’enthalpie libre de dissolution en fonction de la composition d’une solution homogène A-B Figure 8 - Enthalpies libres de dissolution dans le diagramme de phases A-B à la température T 1 Figure 9 - Sites interstitiels octaédriques et tétraédriques dans les mailles des réseaux courants
• 1.5 - Solutions solides intermédiaires et composés intermétalliques
  Figure 10 - Structures cristallines de quelques composés
• 1.6 - Métaux liquides et alliages amorphes
  Figure 11 - Comparaison des spectres de diffraction Debye‐Scherrer effectués sur un métal à l’état liquide et à l’état cristallin Figure 12 - Nombre d’atomes dans une couche d’épaisseur dr en fonction de la distance r à un atome donné dans un liquide ou un corps amorphe

2 - Défauts de structure dans les métaux et alliages

• 2.1 - Défauts ponctuels
  Figure 13 - Défauts ponctuels dans un cristal plan Figure 14 - Interstitiel dissocié D dans les métaux cfc Figure 15 - Volume de formation d’une lacune : Figure 16 - Concentrations d’équilibre (T ) de lacunes dans l’aluminium : résultats de mesures (d’après ) Figure 17 - Enthalpie de migration d’une lacune :
• 2.2 - Création et élimination des défauts ponctuels
• 2.3 - Défauts linéaires (dislocations)
  Figure 18 - Accroissement de résistivité du fer en cours d’irradiation aux fragments de fission (d’après communication personnelle de N. Lorenzelli) Figure 19 - Guérison isochrone de la résistivité du platine irradié aux électrons à 4 K (d’après ) Figure 20 - Dislocations élémentaires dans un cristal cubique Figure 21 - Création d’une ligne de dislocation L (cas général) Figure 22 - Arrangement de dislocations dans un cristal recuit (réseau de Frank) Figure 23 - Boucles de dislocation Figure 24 - Dislocations : observation au microscope électronique par transmission Figure 25 - Interactions élastiques entre dislocations coins parallèles dans le même plan de glissement Figure 26 - Interaction entre dislocation coin et impuretés
• 2.4 - Défauts de surface
  Figure 27 - Fautes d’empilement intrinsèques bordées par une dislocation imparfaite Figure 28 - Dissociation d’une dislocation dans un cristal cfc [projection sur plan (111)] Figure 29 - Macle Figure 30 - Paroi antiphase L dans un alliage ordonné Figure 31 - Joints de grains dans une feuille de nickel polycristallin (d’après ) Figure 32 - Structure atomique d’un sous‐joint de flexion symétrique constitué d’un empilement de dislocations coins parallèles
• 2.5 - Défauts de volume
  Figure 33 - Cohérence des précipités avec la matrice Figure 34 - Précipités à orientations cristallographiques définies (structure de Widmanstätten) (d’après )

3 - Diffusion atomique

• 3.1 - Généralités
• 3.2 - Autodiffusion dans les métaux purs
  Figure 35 - Mécanismes élémentaires de diffusion Figure 36 - Marche au hasard dans un cristal par sauts lacunaires en sites de premiers voisins Figure 37 - Coefficient d’autodiffusion D dans le titane cubique centré en fonction de la température T (d’après )
• 3.3 - Hétérodiffusion et diffusion dans les alliages
  Figure 38 - Coefficient de diffusion D de l’uranium dans les alliages Ti‐U à diverses températures en fonction de la concentration atomique en uranium

4 - Transformations avec changement de phase

• 4.1 - Considérations générales
  Figure 39 - Transformations à la solidification Figure 40 - Diagramme pression‐température du cérium (d’après )
• 4.2 - Transformations à l’état solide
  Figure 41 - Micrographie électronique d’une structure eutectoïde Figure 42 - Cinétique de transformation isotherme par germination et croissance Figure 43 - Diagramme TTT d’un acier eutectoïde (0,79 % C ; 0,76 % Mn) Figure 44 - Variation d’enthalpie libre de germes sphériques en fonction de leur rayon r dans la théorie classique de la germination Figure 45 - Enthalpie libre d’un mélange présentant une lacune de miscibilité Figure 46 - Variation thermique du paramètre d’ordre