Alliage

Définition

Un alliage est un matériau obtenu par la combinaison de deux ou plusieurs métaux, ou d'un métal et d'un non-métal, de manière à ce qu'ils fusionnent intimement, généralement par fusion et dissolution. Par exemple, l'acier est un alliage composé d'un élément métallique (le fer) et d'une petite quantité (jusqu'à 2 %) d'un élément non métallique (le carbone).

Des alliages et leur type :

Les alliages sont des métaux non-purs obtenus par la combinaison de deux ou plusieurs éléments métalliques, notamment pour accroître la solidité, la résistance à la corrosion ou d'autres propriétés recherchées. Certains sont créés par substitution de molécules, d'autres par insertion d'un petit élément dans la structure du métal initial, et finalement, quelques-uns combinent les deux techniques.

Explications

Les alliages, bien que étroitement liés aux métaux, se distinguent par leurs propriétés et leurs attributs, notamment en termes de composition, d'utilisation, de méthodes de production et de coût.

Par essence, les alliages illustrent l'idée de force collective, où chaque élément constitutif apporte ses propriétés uniques au mélange. Certains alliages exploitent les meilleures qualités de leurs composants individuels, ce qui donne des produits finis plus solides, plus durables ou plus résistants à des facteurs comme la corrosion.

L'alliage résultant de la combinaison de plusieurs éléments métalliques présente des propriétés différentes de celles des éléments d'origine, comme une résistance et une dureté accrues. Tout dépend du degré de mélange (finesse) avec les métaux de base et de la technique employée pour mélanger fusionner les différents éléments.

L'acier, le laiton, le bronze, le duralumin sont des alliages. Ainsi, l'alliage combiné d'étain et de cuivre est le bronze.

✅ L'un des alliages les plus résistants connus est le CrCoNi, classé parmi les alliages à haute entropie. Contrairement aux alliages conventionnels, dominés par un élément primaire auquel sont ajoutés de plus petites quantités d'autres éléments, les alliages à haute entropie sont constitués de proportions égales de leurs éléments constitutifs. Le CrCoNi (Chrome-cobalt-Nickel) constitue un exemple remarquable de cette classe, illustrant les caractéristiques structurelles et compositionnelles distinctes des alliages à haute entropie.

Origine

L'importance des alliages remonte à des milliers d'années et en fait des innovations révolutionnaires qui continuent de façonner le progrès humain. Les alliages nous ont permis de transcender les limites des éléments naturels.

Un alliage est fondamentalement une substance métallique formée par la combinaison de deux ou plusieurs éléments, dont au moins un est un métal. Si l'expression "mélange de métaux" peut venir à l'esprit, les alliages peuvent également incorporer des non-métaux, comme le carbone ou le silicium. L'origine des alliages remonte à environ 3500 av. J.-C. avec la création du bronze, obtenu par mélange de cuivre et d'étain, pour améliorer les outils et les armes. Depuis, de nombreux alliages ont été développés et perfectionnés, offrant des caractéristiques intéressantes allant bien au-delà de la simple résistance.

Alliages modernes

Les alliages modernes sont de plus en plus sophistiqués et peuvent être regroupés en deux catégories principales :

• alliages de substitution : dans ce type d'alliage, les atomes de l'élément secondaire se substituent aux atomes de la structure réticulaire du métal primaire. Cela se produit lorsque les atomes des deux éléments sont de taille comparable, comme dans le bronze. Le cuivre et l'étain partagent des dimensions atomiques similaires, ce qui permet aux atomes d'étain de s'intégrer harmonieusement à la structure du métal en remplaçant les atomes de cuivre.
• alliages interstitiels : lorsque les atomes des éléments d'alliage sont nettement plus petits que ceux du métal primaire, ils occupent les espaces, ou interstices, entre les atomes plus gros de la structure réticulaire du métal. Cette disposition comble les vides au sein de la structure, améliorant ainsi les propriétés globales de l'alliage.

La méthode traditionnelle et la plus courante de fabrication des alliages consiste à fondre les composants individuels, à les mélanger, puis à laisser le mélange refroidir et se solidifier jusqu'à obtenir la forme souhaitée. Une autre approche consiste à transformer chaque composant en poudre, à les mélanger soigneusement et à appliquer une pression et une température élevées pour les fusionner. De plus, les alliages peuvent être créés par implantation ionique, une technique qui consiste à projeter des ions dans la couche superficielle d'un métal pour en modifier la composition.

Les alliages sont appréciés pour leur capacité à améliorer les propriétés des métaux de base, offrant une résistance, une durabilité, une conductivité et d'autres caractéristiques intéressantes. Au-delà de l'amélioration des performances ou de l'ajout de nouvelles propriétés aux éléments purs, l'association de métaux à d'autres composés peut contribuer à atténuer leurs faiblesses. Cette adaptabilité fait des alliages la base de la majorité des produits métalliques utilisés dans les applications modernes.

En rapport avec "alliage"

• acier

  

  L'acier est un mélange de fer avec une quantité de carbone variant entre 0,008 % et 2,11 % en masse de sa composition, en fonction de la nuance.

• bronze

  

  Le bronze est un alliage brun-jaune composé de cuivre mélangé à jusqu'à un tiers d'étain.

• laiton

  

  Le laiton est un alliage jaune-doré non-magnétique de métaux de cuivre et de zinc en proportions variables.

• métal

  

  Un métal est un élément d'une classe de matériaux solides caractérisés par la dureté, l'éclat, la malléabilité, la fusibilité et la ductilité.