Ségrégation (matériau)

En métallurgie, la ségrégation est l’enrichissement en certains atomes, ions ou molécules d'un alliage dans une région spécifique du matériau dont la taille peut aller de quelques nanomètres à plusieurs microns ; c'est donc la séparation partielle de diverses parties homogènes d’un alliage et la formation d’hétérogénéité dans sa composition chimique qui se produit lors de son refroidissement par solidification ou lors d'un traitement thermique. Bien que les termes ségrégation et adsorption sont essentiellement synonymes, en pratique, la ségrégation est souvent utilisée pour décrire le rassemblement d'atomes autour des défauts d'un matériau , alors que l'adsorption est généralement utilisée pour décrire la fixation des atomes, ions ou molécules sur une surface solide depuis une phase gazeuse ou liquide. Dans les solides polycristallins, la ségrégation se produit aux défauts cristallographiques tels que : les dislocations, les joints de grains, les failles d'empilement ou l'interface entre deux phases. La ségrégation a plusieurs conséquences pratiques, allant de la formation de bulles de savon à l'ingénierie microstructurale en science des matériaux, à la stabilisation des suspensions colloïdales. À l'équilibre, la ségrégation est le désordre du réseau aux interfaces, où il existe des sites d'énergie différents de ceux à l'intérieur du réseau auxquels les atomes du soluté peuvent se déposer. Selon les statistiques de la thermodynamiques et pour minimiser l’énergie libre du système, les atomes du soluté se séparent à l'interface ou à la surface. Ce genre de partition des atomes entre le joint de grains et le réseau a été prédit par McLean en 1957. La ségrégation hors équilibre, théorisée par Westbrook en 1964, est le résultat du couplage de solutés avec des lacunes qui se déplacent vers les puits de joint de grains durant la trempe ou l'application de contraintes. Elle peut également se produire à la suite d'un empilement de soluté à une interface mobile.