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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université El-Hadj Lakhder – BATNA – MEMOIRE Présenté au Département de Physique Faculté des Sciences Pour obtenir le diplôme de Magister en Physique Option : PHYSIQUE DES MATERIAUX METALLIQUES ET SEMI-CONDUCTEURS Par Nouari MAAMERI THEME METHODES D'ELABORATION DES DIAGRAMMES DE PHASES METALLIQUES TERNAIRES Soutenu en 28 juin 2008, devant le jury : Président El-Djemai BELBACHA Professeur U. Batna Rapporteur Fouzia ADJADJ BOUHARKAT M.C. U. Batna Examinateur Aissa BELGACEM-BOUZIDA Professeur U. Batna Examinateur Zakaria BOUMERZOUG Professeur U. Biskra Examinateur Yassine DJABALLAH C. C. U. Batna Dédicace A ma chère Mère,
 إ أ  ا A mon cher Père,   إ أ ا Mes Frères et Sœurs, إ إ و أا Je voudrais remercier toutes les personnes que j’ai été amené à rencontrer au cours des années passées, pour leur sympathie, leur générosité et leur bonne humeur. Ils ont tous contribué à leur façon au bon déroulement de ce travail. Remerciements Je remercie Dieu tout puissant de m'avoir donné courage, patience et force durant toutes ces années d'étude. Je tiens à remercier, tout particulièrement, mon encadreur Mme Fouzia BOUHARKAT, Maître de Conférences à l'Université de Batna, pour m’avoir encadré pendant ces années. J’ai notamment apprécié la grande liberté qu’elle m’a donnée pour organiser mon travail et pour suivre mes idées, et je la remercie de m’avoir orienté pour la réalisation de ce travail et d’avoir énormément contribué à ma formation dans ce domaine. J’ai également apprécié sa compétence et sa disponibilité. Je remercie vivement Monsieur El-Djemaï BELBACHA, Professeur à l'Université de Batna, qui m’a fait l'honneur de présider mon jury et juger mon travail ainsi que pour sa contribution à ma formation. J’adresse mes sincères remerciements à Monsieur Aïssa BELGACEM BOUZIDA, Professeur à l'Université de Batna, je tiens à lui exprimer ma profonde reconnaissance et de m’avoir fait l’honneur d’examiner ce travail et d’accepter de se joindre aux membres du jury de ce mémoire. Je tiens à remercier Monsieur Zakariya BOUMERZOUG, Professeur à l'Université de Biskra, qui a accepté de juger ce travail et de faire partie du jury de ce mémoire. Mes remerciements vont, également, à Monsieur Yacine DJABALLAH, Chargé de Cours à l’Université de Batna, d’avoir accepté de juger ce travail. Je tiens également à exprimer ma profonde gratitude à Mme Amel NACEUR BAIDI, je la remercie pour ses conseils et sa générosité et de m'avoir aidé, notamment, pour l’envoi des articles. Enfin un grand merci à ma famille et à tous mes amis qui, de près ou de loin, ont contribué au bon déroulement de ce mémoire. Sommaire Introduction générale 1 Chapitre Ι Notions fondamentales sur la construction et les réactions invariantes ternaires Approche thermodynamique Ι.1. Introduction 5 Ι.2. Lecture d’un diagramme de phases ternaire 5 I.3. Types des diagrammes 6 I.3.1. Diagramme ternaire 6 I.3.2. Diagramme ternaire péritectique 8 I.3.2.1. Premier 8 I.3.2.2. Deuxième type 10 I.4. Les équations fondamentales thermodynamiques 12 I.4.1. Les grandeurs molaires partielles 13 I.4.2. L'enthalpie libre partielle 14 I.4.2.1. Le potentiel chimique 14 I.5. Etude thermodynamique des diagrammes ternaires 15 I.5.1. Les surfaces de l’énergie libre de Gibbs 16 I.5.2. La règle des segments conjugaison 17 I.5.3. Base thermodynamique de calcul des diagrammes ternaires 17 Chapitre II Méthodes expérimentales d’étude des systèmes ternaires II.1. Introduction 23 II.2. L’analyse thermique directe 23 II.2.1. Principe de la méthode 23 II.2.2. L’appareillage. 23 II.2.3. Allure générale des enregistrements 24 II.2.4. les avantages 25 II.2.5. les inconvénients 25 II.2.6. Exemple d'un alliage ternaire étudié par analyse thermique simple 26 II.3. L’analyse thermique différentielle (ATD) 26 II.3.1. Principe de la méthode 27 II.3.2. Dispositif expérimental 28 II.3.2.1. Le bloc de mesure 28 II.3.2.2. Mesure des températures 29 II.3.3. Dispositifs de chauffage 29 II.3.4. L’enregistrement des courbes 30 II.3.5. Allure générale des enregistrements 31 II.3.6. Les avantages 31 II.3.7. Les Inconvénients 31 II.3.8. Exemple d'un alliage ternaire étudié par analyse thermique différentielle 33 II.4. La calorimétrie 33 II.4.1. le calorimètre 33 II.4.1.1. calorimètre isothermique 35 II.4.1.2. calorimètre adiabatique 36 II.4.2. Exemple d'un alliage ternaire étudié par calorimétrie 38 II.5. L’analyse enthalpique différentielle (A.E.D) 38 II.6. Dosage par spectrophotométrie 39 II.6.1. Description de l’appareillage 39 II.6.2. Exemple d'un alliage ternaire étudié par Dosage par spectrophotométrie 41 II.7. Diffusion de la lumière 41 II.8. Mesure de la force électromotrice 42 II.9. Mesure de la conductivité électrique 44 II.9.1. Exemple d'un alliage ternaire étudié par Mesure de la conductivité électrique 44 II.10. La diffraction au RX 45 II.10.1. Production des RX 45 II.10.2. Méthodes expérimentales de diffraction des rayons X 46 II.10.2.1. Méthode de Laue 47 II.10.2.2. Méthode du cristal tournant 48 II.10.2.3. Méthode de poudres 50 II.10.2.3.1. Méthode de base (chambre Debye-Scherrer) 51 II.10.2.3.1.1.Les avantages de la méthode de Debye-Scherrer 52 II.10.2.3.1.2.Les inconvénients de la méthode de Debye-Scherrer 52 II.10.2.3.2. Applications 52 II.10.3. Exemple d'un alliage ternaire étudié par la diffraction aux rayons X 53 II.11. La microsonde 54 II.11.1. Formation des images 55 II.11.2. Préparation des échantillons 56 II.11.2.1. Echantillon à analyser 56 II.11.2.2. Témoins de comparaison 56 II.11.3. Précision de l’analyse 56 II.11.3.1. Erreurs instrumentales 56 II.11.3.2. Erreurs dues à l’échantillon 56 II.12. Conclusion 57 Chapitre III Modèles de calcule appliqués à l’étude des systèmes ternaires III.1. Introduction 59 III.2. Relations d’équilibre 59 III.3. Relations d’interpolation (les modèles) 62 III.3.1. Modèle des solutions régulières 62 III.3.2. Modèle polynomial en solution ternaire 65 III.3.3. Modèle de Kohler 67 III.3.4. Modèle de Toop 69 III.3.5. Modèle de Hillert 71 III.3.6. Modèle de Muggianu 72 III.3.6. Modèle de Chou 73 III.3.7. Modèle quasi chimique 75 III.3.8. Modèle en atomes entourés 75 III.3.9. Modèle de Hoch-Arpshofen 76 III.4. Conclusion 79 Chapitre ІV L’application des modèles de calcules sur le système Ga-Sb-Ti et comparés avec expérimentale ІV.1. Introduction 81 ІV.2. Rappels pour les modèles de calcules 81 ІV.2.1. Modèle de kohler 81 ІV.2.2. Modèle de Toop 82 ІV.2.3. Modèle de Hillert 82 ІV.3. Donnes exploitées pour le calcul de l’enthalpie libre d’excès dans le système Ga-Sb-Tl 83 ІV.4. Application des modèles Hillert, kohler et Toop au calcul de l’enthalpie libre d’excès du système Ga-Sb-Tl, pour les trois sections A, B et C 84 ІV.5. Comparaisons des modèles avec les résultats expérimentaux 86 ІV.6. Discussion et interprétation 89 ІV.7. Conclusion 89 Conclusion générale 90 Références bibliographies 93 Introduction Générale Le domaine industriel est en plein essor grâce à la découverte de nouveaux matériaux possédant des propriétés remarquables et répondant aux exigences toujours croissantes de l'industrie. La découverte de ces matériaux est due aux efforts déployés pour trouver les phases qui se forment à différentes températures et d'en définir leurs propriétés d'où le recours aux diagrammes d'équilibre entre phases. La mise en évidence de ces dernières fait appel à diverses techniques d'analyses expérimentales et numériques. Dans un diagramme de phases d’un système métallique on voit apparaître plusieurs types d'équilibre, liquide-solide, liquide-liquide et solide-solide. C'est surtout les deux derniers qui sont difficiles à mettre en évidence par l'emploi de méthodes traditionnelles. L’approche thermodynamique pour l’estimation de tels diagrammes est d’autant plus intéressante que l’application des méthodes conventionnelles (analyse thermique, calorimétrie, …..) est plus difficile. En effet, on ne dispose d’aucun guide a priori pour choisir des compositions d’alliages que l’on doit soumettre a l'expérimentation lorsque le système considéré comporte plus de deux constituants. Par ailleurs, toutes ces méthodes exigent que l’équilibre entre phases en présence soit atteint [1]. L’étude, entreprise dans le cadre de mémoire, s’intéresse aux différentes méthodes expérimentales permettant l’établissement des diagrammes de phases ternaires. Ces méthodes sont complétées par des méthodes de calcul. Pour ce faire, le travail a été réparti en quatre parties rédigées sous forme de chapitres : Dans le premier chapitre, nous avons présenté les notions fondamentales de construction, les réactions invariantes ternaires et aussi rappelé les différentes types des diagrammes de phases ternaires (eutectique et péritectique), et leurs équations fondamentales thermodynamiques. Dans le deuxième chapitre, nous présentons les méthodes expérimentales d'étude des systèmes ternaires les plus usuelles telles que : l'analyse thermique, l'analyse thermique différentielle et l'analyse calorimétrique. Dans le chapitre troisième nous exposons les différents modèles d'étude des systèmes ternaires qui s'appliquent au calcul des grandeurs thermodynamiques caractéristiques. Enfin, dans le dernier chapitre, nous avons calculé les enthalpies libres d’excès dans le ternaire Ga-Sb-Tl à 1073 K par les modèles de Hillert, Kohler et Toop. Les résultats sont confrontés avec ceux obtenus expérimentalement. Nous terminons le mémoire par une conclusion générale résumant les points importants du travail établi et suggérant quelques grandes lignes pour un travail ultérieur éventuel. Chapitre Ι Notions fondamentales sur la construction et les réactions invariantes ternaires. Approche thermodynamique I.1. Introduction La thermodynamique, appliquée à l’étude des équilibres chimiques faisant intervenir plusieurs phases dans un système métallique, permet de prévoir et de calculer les compositions en fonction de la température. Elle permet en outre de vérifier la compatibilité dans les diagrammes de phases. L’étude de tels systèmes est un problème thermodynamique, car elle permet de calculer les grandeurs G, H, S… en fonction de la composition et de la température, elle permet aussi, de vérifier la compatibilité, entre les données uploads/Geographie/ 2-ternaires1-r.pdf

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• Publié le Mar 27, 2022
• Catégorie Geography / Geogra...
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