DIAGRAMME DE STABILITÉ DES SOLUTIONS SOLIDES

FeO.Co0

Nous avons constaté que la température à laquelle la réaction :

3FeO + CoO —> Fe30#+ Co

devenait réversible, était fonction de la concentration de la solution solide FeO.Co0. Il restait donc à déterminer cette fonction pour pouvoir tracer le diagramme définissant les zones de stabilité de ces différentes phases.

Dans ce but, nous avons déterminé pour un certain nombre de teneurs la position du point d'équilibre, par l'examen des phases portées pendant 24 heures à des températures connues et amenées par une trempe énergique à la température ordinaire ; ces essais ont été effectués sous vide suivant une technique décrite au début de ce chapitre.

Les résultats obtenus ont confirmé ceux que nous avions constatés par l'analyse thermomagnétique et l’analyse thermique différentielle ; ils sont résumés dans le tableau suivant.

Composition de la solution solide FeO.Co0 Teneur Co0O o}o

Température de l'équilibre déterminée par :

Trempe et examen aux rayons X

8709 << 1 << 8go° 8650 1 < 875°

thermoma-

Analyse |,

gnétique

Analyse

hermique

différentielle

Température de l'équilibre

Ces chiffres permettent de tracer le diagramme de la

figure 16, d’après lequel l’addition de protoxyde de cobalt

Températures

Fe0

SE on solide Fe0. Co0

Co0’

Fig 16. — Diagramme de stabilité des solutions solides FeO.Coû. a) Limite du domaine FeO, CoO ; b) Points de Curie de Fe*Oi,

au protoxyde de fer provoque une élévation de la température où la phase protoxyde se trouve en équilibre avec la phase magnétite. Cette élévation est maximum au voisinage de la composition ,FeO + CoO pour laquelle elle se situe vers 8900, puis décroît pour les teneurs supérieures en CoO.

Le diagramme comporte { zones différentes à l’intérieur de chacune desquelles le nombre de phases est invariable. Ce sont :

1° Domaine de la solution solide homogène FeO.Co0 au-dessus de la courbe a.

2° et 3° Domaine de la magnétite et du cobalt, avec un excès de protoxyde de fer ou de protoxyde de cobalt suivant qu'on se trouve à droite ou à gauche de la verticale correspondant au rapport 3FeO + Co0.

4° Au-dessous de l’horizontale 570°, domaine de la magnétite, du cobalt et du fer provenant de la décomposition de FeO.

L’élévation de la température de l'équilibre résulte de l’accroissement de la tension de dissociation de FeO sous l'influence de CoO ; mais au delà de la composition 3FeO + CoO le protoxyde de cobalt coexiste avec la magnétite dans les états métastables et en modifie les propriétés, ce qui provoque un déplacement de l'équilibre en sens inverse et fait redescendre la courbe.

Cette influence de CoO sur Fe*0* est démontrée par un abaissement progressif de son point de Curie jusqu’à une température voisine de 520°, atteinte lorsque les 9/10 du fer sont remplacés par le cobalt, dans la solution solide initiale. Nous avons reporté sur le diagramme (courbe b) la variation des points de Curie dont les températures sont données dans le tableau suivant. ;

La ferrite de cobalt Fe?0*Co0 ayant son point de Curie à 5200, on doit admettre que la décomposition de FeO cénduit, lorsqu'il se trouve en présence d'un gros excès de CoO, à des phases intermédiaires entre la magnétite et le ferrite.

Composition de la solution solide-teneur CODIOID NN AE UE: 5o 70 78 85 98

Température du point de Curie de Fe“O‘ . 570° 540° 530° 520° 525°

L'étude spéciale que nous leur consacrerons au Chapitre suivant, montre que dans ces conditions leur formation résulte de la réaction :

2 FeO + 2Co0 — Fe203Co0 + Co

Cette réaction est irréversible et dès qu’elle commence à intervenir, c’est-à-dire pour les teneurs supérieures à 70 0/0 CoO, l'équilibre n'existe plus.

En résumé la mise en solution solide de CoO dans FeO modifie profondément le processus de décomposition de cet oxyde. La variation régulière de la température de l'équilibre depuis 570° jusqu’à 89o°, qui en résulte, prouve qu'il n'existe aucune discontinuité entre le protoxyde de fer pur et les solu-. tions solides qu’il forme avec le protoxyde de cobalt. Ces solutions solides peuvent être considérées comme un oxyde de formule MO dans lequel M est indifféremment constitué par des ions Fe ou Co, et dont la tension de dissociation est fonction de la concentration. Fra?