Les superalliages qui résistent à des températures extrêmement élevées pourraient bientôt être réglés encore plus finement pour des propriétés spécifiques telles que la résistance mécanique, à la suite de nouvelles découvertes publiées aujourd'hui.

Un phénomène lié à l'effet invar - qui permet aux matériaux magnétiques tels que les alliages nickel-fer (Ni-Fe) de ne pas se dilater avec l'augmentation de la température - aurait été découvert dans le paramagnétique, ou faiblement magnétisé, alliages à haute température.

Levente Vitos, Professeur au KTH Royal Institute of Technology de Stockholm, dit la recherche révolutionnaire, qui comprend une théorie générale expliquant le nouvel effet invar, promet de faire progresser la conception d'alliages haute température avec une stabilité mécanique exceptionnelle. L'article a été publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique. Dirigé par Vitos, l'équipe de recherche était composée des chercheurs de KTH Zhihua Dong, Wei Li et Stephan Schönecker.

Abréviation de 'invariant, La plasticité de l'invar permet aux alliages Ni-Fe magnétiquement désordonnés de présenter un comportement de déformation pratiquement invariant sur une large plage de températures, ce qui les rend idéaux pour les turbines et autres utilisations mécaniques à des températures extrêmement élevées.

L'effet invar n'a cependant jamais été entièrement compris, et Vitos dit que ces nouvelles découvertes aident à expliquer les propriétés particulières à haute température des alliages spéciaux utilisés dans les moteurs à réaction, tels que les superalliages à base de nickel.

L'invar a deux effets connus :la dilatation thermique et l'élasticité (capacité à rebondir après flexion, par exemple). Parce que ces deux effets sont liés à l'interaction entre la température et l'ordre magnétique, ils sont considérés comme spécifiques aux alliages à ordre magnétique.

En utilisant la modélisation mécanique quantique des premiers principes, les chercheurs ont identifié comment la plasticité invariante se produit également dans les alliages non magnétiques, lorsqu'un équilibre structurel existe au niveau atomique entre les structures compactes cubiques et hexagonales.

La nouvelle découverte résulte d'une collaboration à long terme avec l'industrie pour trouver des alternatives au cobalt cancérigène dans les métaux durs, tels que les outils de coupe. Vitos dit que cette découverte élargit la palette des phénomènes invar et des compositions matérielles, avec des implications claires pour les nouvelles applications.

"Nos résultats créent une nouvelle plate-forme pour adapter les propriétés à haute température de matériaux technologiquement pertinents à la stabilité du plastique à des températures élevées, " il dit.