Les alliages nanostructurés à haute entropie (des métaux fabriqués à partir d'un mélange chaotique de plusieurs éléments différents) sont très prometteurs pour une utilisation dans des industries telles que l'aérospatiale et l'automobile en raison de leur résistance et de leur stabilité à haute température par rapport aux métaux ordinaires.
Mais leur production est coûteuse et gourmande en énergie. Aujourd'hui, des chercheurs travaillant avec la Canadian Light Source (CLS) de l'Université de la Saskatchewan (USask) ont trouvé un moyen beaucoup moins cher et plus simple de les fabriquer, ouvrant ainsi la porte à des applications commerciales.
Michel Haché, ingénieur en matériaux à l'Université de Toronto, et ses collègues ont confirmé que l'électrodéposition est un moyen rentable et facilement évolutif de créer ces alliages. L'électrodéposition, qui consiste à dissoudre des ions métalliques dans l'eau puis à utiliser un courant électrique pour les extraire du liquide et former des matériaux solides, est le même processus que celui utilisé pour fabriquer des pièces de moto chromées. Les résultats sont publiés dans la revue Surface and Coatings Technology. .
Le groupe de l'Université de Toronto a découvert que les alliages composés de plusieurs métaux différents (nickel, fer, cobalt, tungstène et molybdène) pouvaient résister à des températures allant jusqu'à 500 °C, contre seulement 270 °C pour le nickel pur, et étaient plus solides et plus durs que leurs homologues moins complexes. "Nous utilisons le chaos dans la structure matérielle pour faire ressortir des propriétés intéressantes", dit-il.
Et ils ont découvert que plus ils ajoutaient de chaos à un alliage, meilleur il s’améliorait – jusqu’à un certain point. Les alliages fabriqués avec quatre éléments différents pouvaient résister à des températures 100°C plus élevées que ceux fabriqués avec seulement trois éléments, mais l'ajout d'un cinquième élément n'a conduit à aucune amélioration supplémentaire.
C'est un avantage supplémentaire, estime Haché, car il est plus facile et moins coûteux de travailler avec moins d'éléments. "Cela nous permet d'être plus efficaces lorsque nous recherchons de nouvelles applications", dit-il.
Ces alliages pourraient être utiles pour fabriquer des outils ou des pièces pour des applications où les températures et les contraintes mécaniques peuvent être extrêmement élevées, comme dans les industries automobile et aérospatiale, explique Haché. "Partout où nous essayons de pousser les matériaux à leurs limites absolues", dit-il.
Plus d'informations : Michel J.R. Haché et al, Stabilité thermique des alliages nanostructurés électrodéposés à haute entropie, Technologie des surfaces et des revêtements (2024). DOI :10.1016/j.surfcoat.2024.130719
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