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Composition, structure et propriétés des alliages métalliques

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Malheureusement, les anciens maîtres n’ont pas laissé de descriptions des méthodes de traitement des alliages et d’informations sur leur composition. Mais dans l’Antiquité, les gens savaient déjà travailler les alliages et en faire divers objets. Une telle littérature peut être trouvée datant du Moyen Âge, cependant, ces sources sont assez difficiles à déchiffrer afin de comprendre toute la terminologie et les noms des alliages. Par conséquent, les informations sur la composition des alliages métalliques d’un objet particulier ne peuvent actuellement être obtenues qu’à partir des objets eux-mêmes: outils anciens, armes, bijoux, pièces de monnaie, vaisselle.

Un alliage est un système homogène macroscopique composé de deux métaux ou plus (il peut parfois s’agir de métaux et de non-métaux) qui ont des propriétés métalliques caractéristiques. En d’autres termes, un alliage est tout système homogène obtenu par la fusion de métaux, de non-métaux ou de composés organiques. Exemples d’alliages métalliques: acier, bronze, fonte. Ils diffèrent des métaux purs par leurs propriétés – résistance, dureté, résistance électrique.

Composition, structure et propriétés des alliages métalliquesEn règle générale, les alliages tirent leur nom des noms des éléments qu’ils contiennent en plus grande quantité. Par exemple, dans un alliage d’aluminium, l’élément principal est l’aluminium, dans un alliage de fer, le fer.

Il existe différents types d’alliages métalliques. Le type auquel appartient chaque alliage particulier peut être déterminé en fonction des facteurs suivants :

  • La nature du métal qui est à la base de l’alliage :

  • Nombre de composants :

  • Propriétés:

  • Structure:

  • Technologie de production d’alliages :

Propriétés de l’alliage

Les propriétés des alliages sont affectées non seulement par leur composition, mais également par les méthodes de traitement mécanique et thermique. Au XIXe siècle, de nouveaux alliages pratiquement utiles ont été recherchés par essais et erreurs, apprenant également à distinguer les métaux des non-métaux. Et ce n’est qu’à la fin du XIXe et au début du XXe siècle que les alliages métalliques et leurs propriétés ont été étudiés plus en profondeur grâce à des découvertes fondamentales dans le domaine de la chimie physique.

En métallurgie, on distingue les types d’alliages suivants :

  • Composé chimique. (Il est formé à la suite d’une interaction chimique).
  • solution solide. (Les atomes qui composent l’alliage forment un réseau cristallin commun).
  • mélange mécanique. (Caractérisé par une cristallisation indépendante de chaque élément de l’alliage).

Propriétés mécaniques des alliages

Les principales propriétés mécaniques sont la viscosité, la ductilité, la résistance, le fluage, la dureté, la résistance à l’usure, l’endurance. Ce sont les principales caractéristiques de tous les alliages métalliques.

Propriétés physiques

Les propriétés physiques des alliages comprennent la gravité spécifique, la conductivité électrique, les coefficients de dilatation volumétrique et linéaire, la conductivité thermique, le point de fusion et la soudabilité.

Propriétés chimiques des alliages

La résistance chimique des alliages et des métaux est déterminée par leur capacité à résister aux effets chimiques de divers environnements agressifs. Un exemple typique d’action chimique est le processus de corrosion (oxydation des métaux).

Vidéo sur les alliages métalliques et leurs propriétés

La structure des alliages métalliques

L’élément principal d’un alliage métallique détermine la structure cristallographique de cet alliage avec son réseau atomique. Tous les autres éléments par rapport au principal sont des impuretés. Ainsi, la structure des alliages métalliques peut être considérée à l’aide de l’exemple de l’acier: sa structure cristallographique est déterminée par le réseau cristallographique du fer, c’est pourquoi cette gloire est appelée acier. Si, parmi les éléments qui composent l’alliage, le réseau cristallin n’est pas formé de fer, mais, par exemple, de cobalt ou de nickel, alors l’alliage sera du cobalt ou du nickel.

Les métaux purs ont toujours une structure plus simple que les alliages. La structure des alliages métalliques et les transformations qui s’y produisent sont étudiées par diverses méthodes de recherche.

La grande majorité des alliages métalliques ont une structure cristalline et la caractéristique des propriétés des alliages métalliques est la même que la caractéristique des propriétés des métaux. À l’heure actuelle, la structure des alliages métalliques est étudiée à l’aide de méthodes radiographiques et d’analyses aux rayons X.

Alliages métalliques amorphes

Les alliages métalliques amorphes sont des alliages et des métaux dont les atomes ont une disposition aléatoire. Les propriétés des métaux amorphes diffèrent considérablement des propriétés inhérentes aux cristaux métalliques, dans lesquels les atomes sont disposés de manière ordonnée.

Lors de la formation d’une structure amorphe d’un alliage, des changements fondamentaux se produisent dans des propriétés telles que électriques, magnétiques, mécaniques, supraconductrices et autres. Certaines d’entre elles présentent un grand intérêt tant pour la pratique que pour la science.

Composition, structure et propriétés des alliages métalliquesÉtant donné que les atomes du métal fondu ne peuvent pas prendre une position fixe dans l’espace, les scientifiques ont essayé de "geler" des atomes disposés au hasard par la méthode du refroidissement instantané. Ainsi fut inventée la méthode de trempe à partir de l’état liquide – principale méthode d’obtention du verre métallique. Les alliages amorphes obtenus par ce procédé ont la même structure que la structure d’un liquide congelé.

Les alliages amorphes ont une résistance à la corrosion, une perméabilité magnétique, une dureté, une résistance et, en même temps, une ténacité à la rupture très élevées.

Ainsi, on peut conclure que les verres métalliques amorphes ont de bonnes propriétés mécaniques. Cependant, malgré cela, ils ne sont pas utilisés pour la fabrication de pièces structurelles critiques, car ils sont coûteux et ont une technologie de production complexe.

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