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Défauts dans les cristaux - 4

Plan

• 2.1 - Description des defauts
• 2.2 - Association des defauts
• 2.3 - Diffusion
  • 2.3.1 - Mécanismes de la diffusion
  • 2.3.2 - Diffusion dans les alliages ordonnés
  • 2.3.3 - Effet Kirkendall

2.3 - Diffusion

2.3.1 - Mécanismes de la diffusion

Les atomes sont tout le temps en train de s'agiter sur place (cf. Température et chaleur). Lorsque la température devient importante, les atomes bougent suffisamment pour pouvoir sortir de leur logement et se déplacer ; ce phénomène est appellé diffusion, car il ressemble à ce qui se passe quand on trempe le bout d'un sucre dans le café (on voit le café monter dans le sucre).

Prenons par exemple un atome étranger en insertion ; il saute de position interstitielle en position interstitielle, c'est ce que l'on appelle la diffusion interstitielle.

Fig. 2-8 Diffusion interstitielle

Considérons une lacune, un autre atome peut prendre sa place, la lacune a donc progressé d'une position ; C'est un atome qui a fait le mouvement, mais c'est comme si la lacune se déplaçait. Quand une lacune se déplace dans à travers un cristal, c'est comme si au bout du compte un atome s'était déplacé en sens inverse ; on parle alors de diffusion lacunaire. Comme dans ce cas-ci, l'atome qui diffuse est un atome du cristal, on parle d'auto-diffusion (mais on peut aussi avoir de la diffusion lacunaire d'atomes étrangers).

Fig. 2-9 Diffusion lacunaire

Par exemple, on soude une barre de fer pur et une barre d'acier (contenant des atomes de carbone). Si l'on chauffe à plusieurs centaines de degrés celsius, les atomes de carbone vont bouger et se répartir dans la barre.

Fig. 2-10 Diffusion entre deux barres soudées, évolution de la concentration en carbone

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2.3.2 - Diffusion dans les alliages ordonnés

Le problème des alliages ordonnés est qu'un mécanisme lacunaire simple crée des défauts d'antisite, par exemple dans l'AgCl, on aurait

V_Ag' + Cl_Cl^× -> Cl_Ag'' + V_Cl^•

Il y a alors deux solutions :

• soit il y a un saut vers le deuxième voisin et non plus vers le premier, chaque espèce diffuse danc dans son propre sous-réseau ;

• soit il y a migration d'un défaut complexe, plus stable.

Fig. 2-11 Diffusion de l'amas de défauts (2:1) dans le FeAl B2 (2 V_Al, 1 Fe_Al)

Fig. 2-12 Diffusion de l'amas de défauts (4:1) dans le FeO

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2.3.3 - Effet Kirkendall

Dans le cas de la diffusion lacunaire, la diffusion de matière dans un sens entraîne la diffusion de vide (lacune) dans l'autre, ceci peut provoquer une déformation de la matière : c'est l'«effet Kirkendall».

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