I.5. Phénomène de diffusion:
Le phénomène de diffusion est un
phénomène très général dans la nature, qui
correspond à la tendance à l'étalement d'espèces
particules, atomes ou molécules grâce à une excitation
énergétique apportée par la chaleur. Suivant le milieu
dans lequel se déplacent ces espèces, l'étalement sera
plus ou moins grand [28].
A température ambiante, le phénomène de
diffusion sera très important dans un milieu gazeux, plus faible dans un
milieu liquide et pratiquement nul dans un milieu solide. Pour obtenir un
phénomène de diffusion dans un solide ou un cristal, il faudra
chauffer le matériau à des températures voisines de 1000
°C
Dans la suite, nous nous intéresserons essentiellement aux
mécanismes de diffusion dans le milieu solide.
I.5.1. Les mécanismes de diffusion atomique
:
La diffusion est la migration d'une espèce sous le seul
effet de l'agitation thermique. La migration peut aussi avoir lieu sous l'effet
d'une force, par exemple une forceélectrostatique dans le cas
d'espèces chargées, ou bien une force chimique; dans ce cas, la
diffusion se superpose et se combine à cette migration [28].
Les mécanismes de diffusion mis en jeu dans un cristal
vont dépendre de la nature du cristal et de la nature de l'espèce
diffusante. On peut noter que les atomes constituant le cristal peuvent eux-
est importante puisqu'elle permet notamment de créer des
lacunes dans le réseau cristallin.
Les mécanismes ne seront possibles qu'à la
condition que les espèces concernées soient suffisamment
excitées (niveau d'énergie suffisant) pour statistiquement
franchir les barrëres d'énergie que constituent par exemple les
barrëres de potentiel atomique. Ces barrëres de potentiel vont
dépendre des mécanismes mis en jeu. Quatre principaux types de
mécanisme de diffusion atomique peuvent exister [29].
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Généralité et contexte
bibliographique.
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Figure I.10 : Mécanismes
de diffusion dans un solide monoatomique : (a) Echange direct,
(b) Echange cyclique, (c) Mécanisme
lacunaire, (d) Mécanisme interstitiel direct,
(e) Mécanisme interstitiel indirect.
an
décrivant un anneau (cas b dans la figure I.10).
Les mécanismes
interstitiels Les atomes peuvent occuper un site interstitiel
sans induire une déformation importante du réseau
propre de réseau (cas d et e dans figure I.10).
Le mécanisme lacunaire
correspondant à l'occupation d'une lacune ou vacance laissée par
un atome du réseau cristallin qui peut, lui aussi se mouvoir en laissant
des lacunes [28 iculièrement dans les métaux (cas c dans figure
I.10) [29].
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Généralité et contexte
bibliographique.
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I.5.2. Les équations de diffusion:
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