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Concept
Solution solide
Résumé
La notion de solution solide est une notion thermodynamique. C'est un mélange de corps purs formant un solide homogène.
Pour un liquide, la notion de solution est assez intuitive : lorsqu'un corps est en solution, on ne peut pas le distinguer dans le solvant même au microscope optique. Sinon, on parle de précipité ou d'émulsion.
Pour un solide, le cas est un peu différent : dans certains cas le solide est homogène à l'échelle macroscopique mais le microscope permet de distinguer deux phases différentes. Le solide peut s'être formé directement sous cette forme (eutectique) ; mais il peut aussi s'être formé comme un cristal homogène (cristallisation), la solution solide initiale ayant ensuite subi une démixtion, généralement lors d'un refroidissement lent (exsolution).
Des exemples de solutions solides comprennent les sels et minéraux cristallisés à partir d'une solution liquide, et les alliages métalliques.
Dans le cas général, la solution solide dans un solide cristallin se fait par deux mécanismes :
la substitution : les atomes étrangers prennent la place des atomes natifs du cristal, on parle de solution solide de substitution ;
l'insertion : les atomes étrangers se glissent entre les atomes natifs, dans des sites dits « interstitiels », on parle de solution solide d’insertion.
Dans les deux cas, ce sont des défauts ponctuels.
Ces mécanismes furent particulièrement étudiés par William Hume-Rothery dans la première moitié du sur les alliages d'argent, de cuivre et de fer ainsi que sur les composés intermétalliques.
Le cas des eutectiques et des eutectoïdes est différent. Dans ces cas-là, il se forme deux phases différentes, une phase de chaque corps pur A et B, mais les deux phases sont intimement liées au sein d'un grain.
Par exemple, on va avoir une succession de plaquettes (eutectique lamellaire) semblant former un cristallite aux joints définis, ou bien la formation de fibres (bâtonnets, aiguilles, eutectique aciculaire) ou de globules alignés (eutectique globulaire) d'une phase dans les cristallites de l'autre.
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