Le nouvel alliage Al
Une équipe de recherche dirigée par la City University of Hong Kong (CityU) a développé une stratégie pour créer de nouveaux alliages à haute résistance extrêmement résistants, ductile et flexible. La stratégie surmonte les problèmes critiques du dilemme du compromis résistance-ductilité, ouvrant la voie à des matériaux structurels innovants à l'avenir.
Alliages à éléments multiples, généralement appelés alliages à haute entropie (HEA), sont un nouveau type de matériau construit avec des quantités égales ou presque égales de cinq métaux ou plus. Ils sont actuellement au centre de l'attention dans la science et l'ingénierie des matériaux en raison de leurs applications structurelles potentielles. Pourtant, la plupart des alliages partagent la même caractéristique néfaste :plus la résistance de l'alliage est élevée, moins la ductilité et la ténacité, ce qui signifie que les alliages forts ont tendance à être moins déformables ou étirables sans rupture.
Récemment, cependant, une étude dirigée par le professeur Liu Chain Tsuan, Professeur émérite de l'Université du Département de science et d'ingénierie des matériaux de CityU, a trouvé une solution révolutionnaire à ce dilemme décourageant qui dure depuis des décennies :fabriquer des alliages à haute entropie par précipitation massive de particules nanométriques. Cette recherche de pointe vient d'être publiée dans le dernier numéro de la prestigieuse revue Science , intitulé « Nanoparticules intermétalliques à plusieurs composants et superbes comportements mécaniques des alliages complexes ».
Résoudre le compromis résistance-ductilité
"Nous sommes capables de fabriquer un nouvel alliage à haute entropie appelé Al
"La plupart des alliages conventionnels contiennent un ou deux éléments majeurs, tels que le nickel et le fer à fabriquer, " explique-t-il. " Cependant, en ajoutant des éléments supplémentaires d'aluminium et de titane pour former des précipités massifs dans l'alliage à base de FeCoNi, nous avons constaté que la résistance et la ductilité ont considérablement augmenté, résoudre le problème critique du dilemme du compromis pour les matériaux de structure."
De plus, les alliages à haute résistance sont généralement confrontés à une instabilité de déformation plastique, connu sous le nom de problème de striction, ce qui signifie que lorsque l'alliage est sous une haute résistance, sa déformation deviendrait instable et conduirait très facilement à une rupture de striction (déformation localisée) avec un allongement uniforme très limité. Mais l'équipe a également découvert qu'en ajoutant des nanoparticules intermétalliques à plusieurs composants, qui sont des nanoparticules complexes constituées de différents éléments, il peut renforcer uniformément l'alliage en améliorant l'instabilité de déformation.
S'attaquer au "problème de goulot"
Et ils ont trouvé la formule idéale pour ces nanoparticules complexes, qui se compose de nickel, cobalt, fer à repasser, atomes de titane et d'aluminium. Le professeur Liu explique que chaque nanoparticule mesure 30 à 50 nanomètres. Les atomes de fer et de cobalt qui remplacent certains des composants du nickel contribuent à réduire la densité électronique de valence et à améliorer la ductilité du nouvel alliage. D'autre part, le remplacement d'une partie de l'aluminium par du titane réduit considérablement l'impact de l'humidité dans l'air pour éviter la fragilisation induite dans ce nouvel alliage solide.
« Cette recherche ouvre une nouvelle stratégie de conception pour développer des superalliages, en concevant des nanoparticules à plusieurs composants pour renforcer des alliages complexes afin d'obtenir de superbes propriétés mécaniques à température ambiante et élevée, " dit le professeur Liu.
Il pense que les nouveaux alliages développés avec cette nouvelle stratégie fonctionneront bien à des températures allant de -200°C à 1000°C. Par conséquent, ils peuvent constituer une bonne base pour un développement ultérieur pour une utilisation structurelle dans des dispositifs cryogéniques, aéronefs et systèmes aéronautiques et au-delà.
