La décomposition spinodale est un processus par lequel un mélange de deux constituants ou plus peut se séparer en régions distinctes avec des concentrations des matériaux différentes. Ce processus diffère de la nucléation en ce sens que la séparation de phase due à la décomposition spinodale se produit à travers tout le matériau, et non uniquement au niveau de sites de nucléation.
En thermodynamique, la stabilité méchanique locale d'un milieu, c'est-à-dire la limite entre un milieu homogène et un milieu multi-phasique lorsqu'il est soumis à de petite perturbation est définit par l'annulation de la dérivée seconde de l'énergie libre de Gibbs.
L'ensemble de ces points (le point d'inflexion d'une courbe G-x ou G-c, l'énergie libre de Gibbs en fonction de la composition du milieu) est appelé courbe spinodale . Pour les systèmes situés dans cette courbe, des fluctuations infinitésimales de la composition et de la densité conduiront à une séparation de phase via une décomposition spinodale. En dehors de la courbe, la solution sera au moins métastable par rapport aux fluctuations.. En d'autres termes, en dehors de la courbe spinodale, un processus soigneusement étudié peut permettre d'obtenir un système monophasé. À l'intérieur de la courbe spinodale, seuls des procédés loin de l'équilibre thermodynamique, tels que le dépôt physique par phase vapeur, permettront de préparer des systèmes monophasées. Les lieux des points de coexistance biphasique , définis par la construction de la double tangente (construction de Maxwell), sont connus sous le nom de courbe de coexistence binodale, qui désigne l'état d'équilibre d'énergie minimale du système. Lorsque la température augmente, la différence entre l'entropie et l'enthalpie de mélange diminue ainsi, les points de coexistance se rapproche. L'énergie libre de mélange varie avec la température et la concentration, et les courbes binodale et spinodale se rejoignent à la température critique ou température de démixion.
Critère Pour les solutions binaires, le critère thermodynamique qui définit la courbe spinodale est l'annulation de la dérivée seconde de l'énergie libre par rapport à la densité ou à une variable du système.
Point critique Les extrema de la courbe spinodale dans un graphique température/composition coïncident avec ceux de la courbe binodale et sont appelés points critiques. À proprement parler, une courbe spinodale est définie comme un objet de la théorie du champ moyen. Ainsi, la spinodale n'existe pas dans les systèmes réels, mais il est possible d'extrapoler pour inférer l'existence d'une courbe pseudospinodale qui présente un comportement critique tel qu'un ralentissement critique.
Équilibres isothermes liquide-liquide Dans le cas des équilibres ternaires isothermes liquide-liquide, la courbe spinodale (obtenue à partir de la matrice hessienne) et le point critique correspondant peuvent être utilisés pour faciliter le processus de corrélation des données expérimentales''.
Notes et références
Catégorie:Thermodynamique Catégorie:Métallurgie