De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Solides à miscibilité partielle : péritectique

Une autre situation est possible si au moins l'un des corps purs solides peut dissoudre des quantités assez importantes de l'autre, et que la solution solide ainsi obtenue est nettement plus stable que les deux solides séparés.

Considérons ainsi deux solides et , étant le plus fusible ( ), et supposons que donne lieu à une solution solide en dissolvant , que nous appellerons .

On peut alors avoir la situation décrite par les figures ci-dessous, où la courbe rouge représente l'enthalpie libre du liquide (courbe fixe lorsqu'on fait varier la température) et la courbe bleu-vert représente l'enthalpie libre de la solution solide (de dans ). Cette courbe se translate vers le haut lorsque la température croît.

Jusqu'à la température de fusion de , on ne peut avoir que coexistence de et de , ou la solution solide homogène (graphique construit à la température ) :

Construction d'un diagramme d'équilibre avec péritectique (1)InformationsInformations[1]
Construction d'un diagramme d'équilibre avec péritectique (1)InformationsInformations[2]

À température légèrement supérieure à la température de fusion de , on peut avoir, selon la composition globale du mélange, soit coexistence de pur et de solution solide, soit la solution solide homogène, soit la solution solide en équilibre avec du liquide, soit du liquide homogène. Il est à noter que même si la température de fusion de est dépassée, la solution de dans peut rester solide (la présence de rend ici la solution solide "plus stable") :

Construction d'un diagramme d'équilibre avec péritectique (2)InformationsInformations[3]
Construction d'un diagramme d'équilibre avec péritectique (2)InformationsInformations[4]

On atteint une température à laquelle la tangente commune aux courbes d'enthalpie libre du liquide et de la solution solide passe par le point représentatif du solide . On peut alors avoir, selon la composition globale, un équilibre à trois phases ( solide, solution , liquide) ou alors un liquide homogène :

Construction d'un diagramme d'équilibre avec péritectique (3)InformationsInformations[5]
Construction d'un diagramme d'équilibre avec péritectique (3)InformationsInformations[6]

À une température supérieure à cette température de coexistence des trois phases, la solution solide disparaît et on n'a plus, selon la composition globale, que la possibilité d'un équilibre entre le solide et le liquide, ou d'un liquide homogène.

Construction d'un diagramme d'équilibre avec péritectique (4)InformationsInformations[7]
Construction d'un diagramme d'équilibre avec péritectique (4)InformationsInformations[8]

Le diagramme obtenu est le suivant :

Diagramme d'équilibre avec solution solide et péritectiqueInformationsInformations[9]
Diagramme d'équilibre avec solution solide et péritectiqueInformationsInformations[10]

Si l'on part de la solution solide au point P du diagramme, et que l'on augmente légèrement sa température, la phase solide est remplacée par une autre phase solide ( ) et du liquide : on retrouve la définition du péritectique[11], que nous avions déjà vue dans une autre situation (lorsqu'il y a un composé défini), la solution solide jouant ici un rôle assez analogue à celle du composé défini.

Exemple

Un exemple est donné par le diagramme Cuivre-Cobalt ( ). On note que dans ce diagramme, il existe aussi une solution solide (Cuivre dans Cobalt) :

Diagramme d'équilibre du système Cuivre-Cobalt (Cu-Co)InformationsInformations[12]
Diagramme d'équilibre du système Cuivre-Cobalt (Cu-Co)[Zoom...]InformationsInformations[13]
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  9. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

  10. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

  11. péritectique

    condition dans laquelle une phase solide est en équilibre avec une phase liquide et une autre phase solide

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