Cet alliage simple est devenu le matériau ayant la ténacité la plus élevée
Du nouveau dans le secteur des matériaux, un alliage simple vient d’être couronné comme étant le matériau ayant la ténacité la plus élevée. C’est la conclusion d’une étude menée par des chercheurs du Berkeley Lab. Les scientifiques ont fait subir toute une série de tests à l’alliage et ont découvert que le matériau avait une ténacité très élevée, et c’est aussi le cas de la résistance et de la ductilité. Ces dernières s’améliorent à des températures plus froides, ce qui n’est pas le cas de la plupart des matériaux connus.
Cet alliage si particulier contient du chrome, du cobalt et du nickel (CrCoNi). Il appartient à la classe des métaux dits alliages à haute entropie ou HEA (High Entropy Alloys). Selon les explications, la plupart des alliages sont constitués d’un élément dominant accompagné de quantités plus petites d’autres éléments. Les HEA, de leur côté, sont faits de différents éléments avec des quantités égales. Cela leur confère des propriétés assez exceptionnelles comme des rapports résistance/ poids élevés, ou encore un module d’élasticité qui augmente avec la température.
Les résultats des tests
Les chercheurs du Berkeley Lab avaient auparavant découvert que l’alliage CrCoNi présentait une résistance et une ténacité élevées à des températures basses aux environs de -196°C. Dans le cadre de la nouvelle étude, ils ont étudié ce qui se passerait avec le matériau à des températures encore plus basses de l’ordre de – 253°C. A cette température, l’hélium est sous forme de liquide.
Les résultats ont montré que le CrCoNi avait une très bonne ténacité à cette température. Selon Robert Ritchie, co-auteur de l’étude, la ténacité de ce matériau à des températures proches de celle de l’hélium liquide peut atteindre les 500 MPa racine carré de mètres. En utilisant la même unité, la ténacité d’une pièce de silicium est 1, celle du cadre en aluminium des avions commerciaux est d’environ 35, et la ténacité des meilleurs aciers est d’environ 100.
La raison de cette ténacité inhabituelle
En temps normal, les matériaux deviennent plus friables lorsque la température baisse. Les scientifiques ont ainsi voulu savoir pourquoi ce n’était pas le cas du CrCoNi. Ils se sont servis de plusieurs types de microscopies pour étudier la structure du réseau cristallin de l’alliage lorsque celui-ci est soumis à une force.
D’après les résultats, la ténacité du CrCoNi vient d’une série d’interactions atomiques qui se produisent en suivant une séquence spécifique. Les imperfections dans les cristaux sont déplacées par la force appliquée jusqu’à ce qu’elles créent des obstacles qui augmentent la résistance contre la force en question. La dernière étape du processus voit la structure du cristal passer du cubique à l’hexagonal.
En ce qui concerne les potentielles applications de ce matériau, les chercheurs indiquent que sa ténacité face à des températures extrêmement basses en fait un bon choix pour la fabrication d’objets à utiliser dans des environnements extrêmes comme l’espace profond.
SOURCE: New Atlas
