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alliage

(de allier)

Produit métallurgique résultant de l'incorporation à un métal d'un ou de plusieurs éléments (métalliques ou non), effectuée dans le but de modifier certaines de ses propriétés ou même de lui conférer des propriétés nouvelles.

MÉTALLURGIE

Les alliages les plus courants sont ceux du fer (aciers alliés), du cuivre (bronze, laiton, cupronickel, maillechort), du plomb (alliage antifriction), du nickel, du chrome, du titane, de l'aluminium (Duralumin, Alpax), du zinc (Zamak). Les alliages légers sont surtout à base d'aluminium et de magnésium.

Propriétés

Les propriétés des alliages ne sont pas intermédiaires entre celles de leurs différents constituants. Par exemple, le point de fusion d'un alliage est toujours inférieur à celui des métaux purs qui le constituent. En revanche, les alliages sont souvent plus durs, moins malléables et moins ductiles que les matériaux de base. De même, ils sont en général nettement moins bons conducteurs de l'électricité que leurs constituants. Mais certains alliages (Invar, constantan) offrent des exceptions à ces constatations générales. L'intérêt principal des alliages est qu'ils présentent des propriétés physiques (masse volumique, conductivité thermique, conductibilité électrique, propriétés magnétiques, couleur), mécaniques (résistance à la traction, à la dureté, au fluage, à la résilience) ou chimiques (résistance à la corrosion) différentes de celles des métaux purs. Leurs propriétés usuelles dépendent de nombreux facteurs : composition nominale et équilibre entre les différentes phases solides, structure micrographique, mécanismes de durcissement employés lors de la fabrication.

Les alliages à mémoire de forme

Déformés, certains alliages, principalement à base de titane et de nickel ou bien de cuivre et de zinc, présentent la propriété remarquable de reprendre leur forme initiale par simple réchauffement. On les appelle alliages à mémoire de forme. Le phénomène repose sur un changement de la structure cristalline sans changement de phase, le métal restant à l'état solide. Connu depuis 1930, il n'a commencé à être exploité que dans les années 1960 et trouve à présent des applications dans des domaines très variés. Citons, par exemple, en microélectronique, des bagues de raccordement que l'on ouvre à froid et qui reprennent leur forme au chauffage en s'appliquant exactement sur la connexion, ou encore une antenne de satellite, embarquée pliée et qui se déploie au moment voulu par simple réchauffement. Dans le domaine artistique, les alliages à mémoire de forme permettent de réaliser des sculptures animées par les changements de température.

Modes de préparation

En modifiant le nombre, la nature et les proportions des éléments présents dans un alliage, ou en faisant subir à celui-ci différents traitements thermiques, on cherche à améliorer ses propriétés physiques, mécaniques et chimiques. Presque tous les éléments recensés peuvent entrer dans la composition d'un alliage. Il en résulte l'existence théorique d'environ 5 000 alliages à deux constituants (alliages binaires) et de plus de 100 000 à trois constituants (alliages ternaires).

Lors des opérations métallurgiques de préparation des alliages, on utilise principalement la fusion et la coulée sous vide, ou sous flux gazeux ou liquide. Certains alliages sont utilisés directement en raison de leur aptitude à remplir les moules : ce sont les alliages de fonderie. Ces opérations se réalisent soit dans des cavités limitées par du sable (moulage en sable), soit dans des moules métalliques ayant la forme de la pièce à obtenir (coulée en coquille).

Une autre méthode, de principe complètement différent, a été particulièrement développée : il s'agit du frittage, en phase solide ou partiellement liquide, de poudres métalliques compactées. C'est ainsi que sont mis au point les alliages durs frittés au carbure de tungstène. À ce corps sont associés d'autres carbures réfractaires (carbure de titane, de molybdène, de tantale), le liant le plus utilisé étant le cobalt, dans la proportion de 5 à 10 %. On obtient ainsi des alliages dont la dureté est environ 16 fois supérieure à celle d'un acier doux.

De même, les alliages diamantés sont obtenus par le procédé de métallurgie des poudres, en mélangeant la poudre de diamant aux poudres métalliques qui servent à constituer la matrice d'alliage.