Découvrez les alliages métalliques

Les alliages sont des composés métalliques composés d'un métal et d'un ou plusieurs éléments métalliques ou non métalliques.

Exemples d'alliages courants:

• Acier, une combinaison de fer (métal) et de carbone (non métallique)
• Bronze, une combinaison de cuivre (métal) et d'étain (métal) et
• Laiton , un mélange de cuivre (métal) et de zinc (métal)

Propriétés

Les métaux purs individuels peuvent posséder des propriétés utiles, telles qu'une bonne conductivité électrique, une résistance et une dureté élevées ou une résistance à la chaleur et à la corrosion.

Les alliages métalliques commerciaux tentent de combiner ces propriétés bénéfiques afin de créer un métal plus utile pour une application particulière que n'importe lequel de ses éléments constitutifs.

Le développement de l'acier, par exemple, nécessitait de trouver la bonne combinaison de carbone et de fer (environ 99% de fer et 1% de carbone) afin de produire un métal plus solide, plus léger et plus maniable. que le fer pur.

Les propriétés précises des nouveaux alliages sont difficiles à calculer car les éléments ne se combinent pas seulement pour former une somme de parties, mais se forment par des interactions chimiques qui dépendent de leurs composants ainsi que de la méthode de production. En conséquence, de nombreux tests sont nécessaires pour le développement de nouveaux alliages métalliques.

Une chose est certaine: lorsque les métaux sont alliés, la température de fusion est toujours affectée. Galinstan®, un alliage à faible point de fusion contenant du gallium, de l'étain et de l'indium, est liquide à des températures supérieures à 2 ° F (-19 ° C), ce qui signifie que son point de fusion est inférieur à 50 ° C. gallium et plus de 100 ° C (212 ° F) sous l'indium et l'étain.

Galinstan® et Wood's Metal sont des exemples d'alliages eutectiques. Les alliages eutectiques ont le point de fusion le plus bas de toute combinaison d'alliage contenant les mêmes éléments.

Composition

Des milliers de compositions d'alliages sont en production régulière, alors que de nouvelles compositions sont développées régulièrement.

Les compositions standard acceptées comprennent les niveaux de pureté des éléments constitutifs (sur la base de la teneur en poids).

Le maquillage, ainsi que les propriétés mécaniques et physiques des alliages communs, sont surveillés par des organisations internationales telles que ISO, SAE International et ASTM International.

Production

Certains alliages métalliques sont d'origine naturelle et nécessitent peu de transformations pour être transformés en matériaux de qualité industrielle. Les ferro-alliages tels que le Ferro-chrome et le Ferro-silicium, par exemple, sont produits par fusion de minerais mélangés et sont utilisés dans la production de divers aciers.

Cependant, les alliages commerciaux et commerciaux nécessitent généralement une plus grande transformation et sont le plus souvent formés en mélangeant des métaux fondus dans un environnement contrôlé. Pourtant, on se tromperait en pensant que l'alliage des métaux est un processus simple.

Par exemple, si l'on devait simplement mélanger de l'aluminium fondu avec du plomb fondu, on constaterait qu'ils se séparent en couches, un peu comme l'huile et l'eau. La procédure pour combiner des métaux fondus, ou mélanger des métaux avec des non-métaux, varie considérablement en fonction des propriétés des éléments requis.

Les éléments métalliques présentent une grande variabilité dans leur tolérance à la chaleur et aux gaz. Alors que les éléments comme les métaux réfractaires sont stables à des températures élevées, d'autres commencent à interagir avec leur environnement, ce qui peut affecter les niveaux de pureté et, finalement, la qualité de l'alliage.

Des considérations importantes lors de l'alliage des métaux comprennent les températures de fusion des métaux composants, les niveaux d'impuretés, l'environnement de mélange et la procédure d'alliage.

Dans certains cas, des alliages intermédiaires doivent être préparés afin de persuader les éléments de se combiner.

On prépare un alliage de 95,5% d'aluminium et de 4,5% de cuivre en préparant d'abord un mélange à 50% des deux éléments. Ce mélange a un point de fusion inférieur à celui de l'aluminium pur ou du cuivre pur et agit comme un «alliage durcisseur». Ceci est ensuite introduit dans l'aluminium fondu à un débit qui crée le bon mélange d'alliage.

_Sources: Rue, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Métaux au service de l'homme . 11ème édition (1998).