Le nickel est l'un des éléments les plus abondants sur terre. C'est difficile, encore malléable, magnétique à température ambiante, et relativement bon conducteur d'électricité et de chaleur. Notamment, le nickel est très résistant à la corrosion, qui prévoit une variété d'utilisations par l'industrie.

Cependant, une découverte surprenante d'une équipe de chercheurs de la Texas A&M University a révélé que le nickel ne se corrode pas seulement, mais le fait d'une manière à laquelle les scientifiques s'attendaient le moins.

L'équipe était dirigée par le Dr Michael Demkowicz, professeur agrégé et directeur des cycles supérieurs au Département de science et génie des matériaux, et directeur du Center for Research Excellence on Dynamicly Deformed Solids à la Texas A&M University.

Leurs travaux ont été publiés dans la revue American Physical Society Documents d'examen physique journal dans un article intitulé « Corrosion préférentielle des limites jumelles cohérentes dans le nickel pur sous charge cathodique ».

Un constat surprenant

Comme un puzzle fini, les matériaux sont constitués de pièces imbriquées. Au microscope, le nickel est fait d'agrégats de petits, cristaux ou grains serrés.

La corrosion attaque préférentiellement les articulations, ou "limites, " entre ces grains. Ce phénomène, connue sous le nom de corrosion intergranulaire, est un type localisé de désintégration qui se produit au niveau microscopique, cibler la rupture des matériaux aux abords de chacune de ces frontières, plutôt qu'à la surface extérieure du matériau. En tant que tel, il fragilise le matériau de l'intérieur vers l'extérieur.

Jusqu'à maintenant, les scientifiques pensaient qu'un type particulier de frontière, connu comme une frontière jumelle cohérente, était résistant à la corrosion. Étonnamment, l'équipe a découvert que presque toute la corrosion dans leurs expériences s'est produite précisément sur ces frontières.

Les frontières jumelles cohérentes sont des zones dans lesquelles le motif de structure interne du matériau forme une image miroir de lui-même le long d'une frontière partagée. Ils se produisent lorsque les formations cristallines de chaque côté d'une frontière à l'échelle de l'atome s'alignent sans désordre ni désarroi. Ces types de frontières se produisent naturellement lors de la cristallisation, mais peut aussi être le résultat d'influences mécaniques ou thermiques.

"Le nickel pur est principalement résistant à la corrosion. Mais lorsque nous l'avons chargé du côté cathodique (passif et à énergie la plus basse), qui est encore moins susceptible de se corroder, Nous faisions, étonnamment, voir des tranchées de corrosion visibles sur des frontières jumelles cohérentes, " a déclaré Mengying Liu, étudiant diplômé au Département de science et d'ingénierie des matériaux de Texas A&M et premier auteur de l'article. "Cette découverte aidera les ingénieurs à prédire où la corrosion est la plus susceptible de commencer. Cela peut même conduire à la production de métaux qui se corrodent moins."

Une meilleure compréhension

Les recherches de l'équipe fournissent non seulement aux ingénieurs des informations vitales sur les matériaux souvent utilisés dans des situations nécessitant une résistance à la corrosion, mais offre également une nouvelle perspective concernant la corrosion intergranulaire le long de frontières jumelées cohérentes.

Pendant des années, les chercheurs partent de l'hypothèse que les frontières jumelles cohérentes résistent à la corrosion. Ils ont même travaillé pour créer des métaux qui ont plus de ces limites dans le but de réduire la corrosion.

"Cette découverte prend des décennies d'hypothèses sur la corrosion des métaux et les renverse, " a déclaré Demkowicz. " Dans un effort pour réduire la corrosion, les gens ont fabriqué des métaux qui contiennent autant de frontières jumelles cohérentes que possible. Maintenant, toute cette stratégie devra être reconsidérée. »

Demkowicz pense que les connaissances scientifiques fournies par cette étude peuvent être encore plus importantes que ses applications technologiques. "Il s'avère que le raisonnement qui nous a précédemment amené à croire que les frontières jumelles cohérentes sont résistantes à la corrosion est erroné, ", a-t-il déclaré. "Ce travail fournit des indices sur la façon d'améliorer notre compréhension fondamentale de la corrosion des métaux."