Découverte d’un alliage métallique aux propriétés incroyables

Du niobium, du tantale, du titane et du hafnium. Voilà la composition de ce nouvel alliagealliage dont les propriétés mécaniques ont fait bondir les scientifiques. Ce métal présente en effet une très forte résistancerésistance à la fracturation, et cela même pour une très vaste gamme de températures. L'alliage présente en effet une étonnante stabilité pour des températures extrêmes allant de -196 °C à 1 200 °C ! Des propriétés jamais vues auparavant, que les chercheurs pensaient même être à la limite du possible.

Une très forte résistance à la propagation des fractures, même à -196 °C

Cet alliage fait partie d'une nouvelle classe de métauxmétaux, appelés alliages réfractaires à entropie élevée ou moyenne (RHEA/RMEA). La spécificité de ces alliages est qu'ils sont constitués d'au moins cinq métaux en des proportions relativement similaires, contrairement aux alliages plus classiques qui se composent habituellement d'un métal principal avec adjonction de petites quantités d'autres éléments. Cette composition donne aux RHEA/RMEA une microstructure particulière qui assure une forte stabilité du solidesolide, et leur confère des propriétés mécaniques très intéressantes.

Habituellement, si ces alliages présentent une dureté importante, ils sont toutefois très cassants, c'est-à-dire très peu résistants à la contrainte compressive. C'est là que le nouvel alliage RMEA a créé la surprise. Il s'avère en effet être 25 fois plus résistant à la fracturation que les autres RMEA, et cela pour des températures ambiantes de l'ordre de 25 °C, mais également pour des températures bien plus extrêmes. Habituellement, les matériaux deviennent de plus en plus cassants à mesure que la température décroît, mais ce n'est pas le cas pour l'alliage Nb₄₅Ta₂₅Ti₁₅Hf₁₅. Sa structure cristalline lui permet en effet d'empêcher la propagation des fractures, même à -196 °C ! Ces résultats ont été publiés dans la revue Science.

Le nouvel alliage présente d'étonnantes propriétés mécaniques, notamment en résistance à la fracturation, pour des températures allant de -196 °C à 1 200 °C. Ici, un test de fracturation à -196 °C. Observation faite par microscope électronique à balayage. © Berkeley Lab

Des applications en perspective dans les domaines de l’aéronautique et du spatial

De nombreux tests sont encore nécessaires pour cerner toutes les propriétés de cet alliage, mais il trouvera sans doute de très nombreuses applicationsapplications, notamment dans les domaines de l'aéronautique ou du spatial, qui demandent des matériaux de haute résistance sur de larges gammes de températures.