Par conséquent, les PRAMC sont considérés comme les matériaux les plus prometteurs et les plus économiques pour améliorer l’efficacité énergétique et réduire les émissions dans les industries automobile et aérospatiale. Cependant, le compromis entre la résistance et la ductilité des PRAMC limite considérablement leur application.

Pour relever ce défi de longue date, une équipe de chercheurs chinois, dirigée par le professeur Jin-feng Nie et le professeur Yong-hao Zhao du Centre des nanomatériaux et des matériaux hétérogènes de l'École de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université des sciences et technologies de Nanjing. développé une nouvelle stratégie pour améliorer la synergie de résistance et de ductilité des PRAMC. Leurs conclusions ont été mises en ligne le 2 mai 2024 et publiées dans Transactions of Nonferrous Metals Society of China. .

Expliquant la motivation derrière leur étude, le professeur Zhao déclare :« Des études ont montré que la configuration spatiale des particules de renforcement joue un rôle crucial dans l'amélioration de la résistance et de la ductilité des PRAMC. De plus, l'introduction d'une structure hétérogène dans la matrice d'aluminium, qui consiste en des zones de nanoparticules ayant des propriétés radicalement différentes de celles de la masse peuvent améliorer la résistance et la ductilité des matériaux traditionnels.

"Par conséquent, nous avons développé une stratégie pour améliorer les propriétés mécaniques des PRAMC en introduisant une structure hétérogène et en régulant sa configuration de particules."

Les chercheurs ont d’abord fabriqué un nitrure d’aluminium/aluminium hétérostructuré (AlN_p /Al) composite utilisant une réaction liquide-solide, suivie d'une extrusion à chaud. Le composite résultant était constitué de grands amas d'AlN_p particules réparties au sein de la matrice Al, ce qui était préjudiciable aux propriétés mécaniques. Pour réguler la répartition spatiale des particules, les chercheurs ont soumis le composite extrudé à un laminage à chaud.

Le Dr Nie explique :« Lors du traitement de déformation plastique, tel que le laminage, la torsion à haute pression, etc., une déformation plastique importante s'accumule dans les matériaux, ce qui peut réguler la microstructure hétérogène. » Le laminage à chaud a été effectué à 500 ^o C avec des déformations équivalentes de 0,7 à 1,4.

En fonction des déformations équivalentes, trois types de composites ont été formés avec différentes configurations spatiales d'AlN_p . Les trois composites, appelés Clustered-AlN_p /Al, AlN en réseau_p /Al et Uniformed-AlN_p /Al, présentaient respectivement des distributions de particules sous forme d'amas, de réseaux et de dispersion uniforme. En évaluant les propriétés mécaniques des composites, les chercheurs ont constaté que leurs propriétés s'amélioraient avec le raffinement des particules.

Notamment, la limite d'élasticité et la résistance à la traction du Uniformed-AlN_p Les valeurs du composite /Al étaient de 334,6 et 387,4 MPa, soit 55 et 52,9 MPa de plus que l'AlN_p groupé. /Al composite. De plus, l'allongement jusqu'à rupture a augmenté de 6,8 % à 9,1 %, ce qui suggère un excellent équilibre entre résistance et ductilité, supérieur aux composites à matrice d'aluminium précédemment rapportés.

En outre, les chercheurs ont déterminé que la contrainte induite par l'hétéro-déformation (HDI), qui fait référence à la contrainte générée dans les matériaux composites en raison du comportement de déformation différent des matériaux constitutifs, jouait un rôle important dans l'amélioration de la résistance et de la ductilité du composite. . Le stress IDH était le plus élevé dans le groupe Uniformed-AlN_p /Al composite.

Soulignant l'importance de l'étude, le professeur Zhao déclare :"Notre stratégie proposée fournira de nouvelles informations et orientations pour la conception de composites présentant des combinaisons de résistance et de ductilité supérieures."

Dans l'ensemble, les résultats de l'étude peuvent ouvrir la voie au développement de nouveaux matériaux composites pouvant contribuer à réduire les émissions et à augmenter l'efficacité des automobiles et des avions.