STABILITY OF THE AMORPHOUS INTERLAYERS DURING S.S.A.R. AGAINST HOMOGENEOUS AND HETEROGENEOUS NUCLEATION

Résumé
A partir d'arguments thermodynamiques simples, nous démontrons que les forts gradients de concentration ∇C présents dans les multicouches facilitent l'amorphisation par reaction en phase solide en réduisant ou supprimant le moteur thermodynamique ƊG_ac de la cristallisation. Lorsque ces gradients baissent avec la croissance de la couche amorphe, le moteur pour la cristallisation est rétabli ; ce qui donne une épaisseur critique maximum pour la couche amorphe comme on observe expérimentalement. Les mécanismes de nucléation homogène et hétérogène sont considérés, l'effet mis en évidence croît avec la courbure dans l'espace concentration de l'énergie libre ƊG de la formation de l'alliage amorphe. Dans le cas de la germination hétérogène de composés de concentration ayant un écart ƊC^* avec celle de l'amorphe à l'interface site de germination, nous traçons la région dans l'espace (ƊC, ∇C) dans laquelle le moteur thermodynamique pour la cristallisation est nul. Le développement est applique au système modèle NiZr.

Abstract
Using simple thermodynamic arguments, it is shown that sharp concentration gradients ∇C occuring during diffusive mixing in multilayers facilitate amorphisation by solid state reaction by reducing or suppressing the driving force for crystallisation ƊG_ac. As the concentration gradients diminish during the amorphous layer growth, the driving force for crystallisation is restored. This evolution yields a critical maximum amorphous layer thickness as observed experimentally. Both homogeneous and heterogeneous nucleation of compounds are considered. It is shown that the effect increases with the second concentration derivation of the Gibbs free energy ƊG of formation of the amorphous phase. For heterogeneous nucleation of a compound of nominal concentration differing by ƊC^* for that of the amorphous phase at interface serving as nucleation site, the contours of the domain in (ƊC, ∇C^*) space where no driving force for nucleation is available have been derived out and applied to the Ni-Zr system.