Propriétés mécaniques du système d'alliage à mémoire de forme Fe-Mn-Al-Cr-Ni. Crédit: Science (2020). DOI :10.1126/science.abc1590
Une équipe de chercheurs de l'Université du Tohoku a développé un nouveau type d'alliage superélastique avec une fenêtre superélastique presque illimitée. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit les propriétés du nouvel alliage et ses utilisations possibles. Paulo La Roca et Marcos Sade de l'Universidad Nacional de Cuyo-CNEA ont publié un article Perspective dans le même numéro de revue décrivant l'état des alliages pliables et le travail effectué par l'équipe au Japon.
La plupart des métaux utilisés quotidiennement peuvent se plier quelque peu. Pour les faire revenir à leur forme d'origine, il faut généralement une force telle que celle d'un marteau. Les alliages superélastiques (également appelés métaux à mémoire de forme) peuvent être pliés avec jusqu'à 20 % de déformations et reprennent automatiquement leur forme d'origine. La Roca et Sade notent que la superélasticité des métaux peut s'expliquer par la présence de transformations martensitiques induites par les contraintes. Mais il y a une mise en garde pour de tels alliages :ils ne peuvent reprendre leur forme d'origine que lorsqu'ils se trouvent dans une certaine plage de températures :leur fenêtre superélastique.
Malheureusement, la plupart de ces fenêtres sont assez petites, limiter l'utilisation de métaux superélastiques dans les applications pratiques. Les scientifiques aimeraient découvrir des alliages qui peuvent être utilisés dans des variations de température plus larges pour une utilisation dans des applications telles que la science spatiale (en raison des températures extrêmes). Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un tel alliage, un avec une fenêtre superélastique presque illimitée. Lors des tests, sa fenêtre superélastique était de 10 à 473 K (-263 C° à 200 C°), le rendant applicable dans pratiquement tous les milieux naturels. Les chercheurs notent que l'alliage s'est également avéré avoir une très faible dilatation thermique.
La plage de température du nouveau SEA à base de fer par rapport aux SEA conventionnels à base de métal pour un changement de contrainte de 50 MPa. Crédit :Université du Tohoku
Une comparaison des courbes contrainte-déformation du nouveau SEA à base de fer par rapport à l'alliage Nickel-Titane. Crédit :Université du Tohoku
L'équipe a créé l'alliage en ajoutant du chrome à un alliage Fe-Mn-Al-Ni. En faisant ainsi, ils ont également montré que le changement d'entropie est contrôlable en utilisant cette approche. Le changement d'entropie pour le nouvel alliage a été testé pour être très proche de zéro. Les chercheurs notent également que l'alliage est accordable en faisant varier la quantité de chrome, ce qui met en évidence le fait que l'équipe a en fait créé une multitude d'alliages "invar" superélastiques.
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