Au cœur des matériaux cristallins

Les solutions solides primaires sont définies par la limite de solubilité du ou des éléments d’alliages (\(\ce{B}\)) dans le métal de base (\(\ce{A}\)). Un certain nombre de règles empiriques, appelées règles de Hume-Rothery, permet d’évaluer qualitativement cette grandeur :

• effet de taille :

  cet effet est à relier à la variation d’énergie élastique due à la mise en solution. Si les diamètres atomiques des éléments \(\ce{A}\) et \(\ce{B}\) diffèrent de plus de 15 %, la solubilité de \(\ce{B}\) dans \(\ce{A}\) sera très limitée (quelques % atomiques seulement),

• effet de l’électronégativité :

  si les éléments \(\ce{A}\) et \(\ce{B}\) ont des électronégativités très différentes, ils ont tendance à former des liaisons à caractère non métallique (ionique ou covalente), ce qui diminue considérablement la solubilité primaire,

• effet de valence :

  la solubilité d’un élément de valence élevée est plus forte dans un solvant de valence faible que dans le cas inverse,

• effet de concentration électronique :

  la solubilité limite est gouvernée par la concentration électronique (nombre d’électrons de valence par atomes).