Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide - LPCES

2 : Modélisation et optimisation du système ternaire Cu-Fe-Ni

Pour les alliages de différentes compositions en Cu, Fe et Ni, les conodes caractérisant les équilibres de phases à différentes températures, obtenues par diffusion aux petits angles, nous ont permis d'optimiser le système ternaire Cu-Fe-Ni par l'approche thermodynamique après modélisation en sous-réseaux.

Nous avons tout d'abord caractérisé la phase ternaire mise en évidence qui n'avait pas été mentionnée antérieurement dans la littérature. Nous avons déterminé que, dans cette phase enrichie en Ni et Fe, le Cu et le Ni ont tendance à se localiser dans les mêmes sous-réseaux car un rapport (Ni+Cu) /Fe voisin de celui du composé binaire L12 ordonné Ni3Fe a été trouvé par microanalyse X sur lames minces. La structure cristalline de la phase ternaire (Ni,Cu)3Fe, déterminée par microscopie électronique en transmission, est cubique avec un paramètre égal à 10.8 Å. C'est une sur-structure ordonnée de la matrice (c.f.c. enrichie en Cu de paramètre a = 3.6 Å), qui peut être décrite par une maille primitive cubique contenant 108 atomes. Nous avons proposé une structure cristalline possible.


La modélisation thermodynamique de cette phase ternaire a été faite à l'aide de quatre sous-réseaux (Cu,Fe,Ni)0.25 (Cu,Fe,Ni)0.25 (Cu,Fe,Ni)0.25 (Cu,Fe,Ni)0.25, ce qui permet de passer aisément d'une structure désordonnée c.f.c. A1 quand les mêmes atomes occupent les quatre sous-réseaux en même proportion, à une structure L10 (du type CuAu) quand les mêmes atomes occupent deux sous-réseaux sur quatre, puis à la structure L12 (du type Cu3Au) quand les mêmes atomes occupent trois sous-réseaux sur quatre.

La Figure 3 représente les coupes isothermales calculées à 773K et 823K du système Cu-Fe-Ni.
Sur chacune d'elles sont indiquées les références des conodes déterminées par diffusion des rayons X (2000Lyon, 1987Lyon), microanalyse X (2000Servant), ou sonde atomique (1984Piller). On notera que :

- à 773K, la matrice est c.f.c. désordonnée mais le précipité est cubique ordonné;
- à 823K, la démixtion du système s'effectue en deux phases c.f.c. désordonnées : matrice enrichie en Cu et précipités enrichis en (Ni+Fe).

      fig3a fig3b
(a) (b)
Figure 3 : Coupes isothermales calculées du système Cu-Fe-Ni : (a) à 773K, (b) à 823K.


 
16 mars, 2007