Les scientifiques soufflent chaud et froid pour produire du métal monocristallin
Les scientifiques soufflent chaud et froid pour produire du métal monocristallin
Une nouvelle méthode de chauffage pour certains métaux pourrait améliorer les matériaux de construction antisismiques.
Une équipe japonaise dirigée par des chercheurs de l'Université de Tohoku a trouvé un moyen rentable d'améliorer les propriétés de certains métaux «à mémoire de forme», connus pour leur capacité à retrouver leur forme initiale après avoir été déformés. La méthode pourrait ouvrir la voie à la production en série de ces métaux améliorés pour diverses applications, y compris les matériaux de construction antisismiques.
La plupart des métaux sont constitués d'un grand nombre de cristaux. Dans certains cas, cependant, les propriétés des métaux s'améliorent lorsqu'elles sont formées d'un monocristal, mais les métaux monocristallins sont coûteux à produire.
Les chercheurs ont maintenant mis au point une méthode de production moins coûteuse qui tire parti d'un phénomène connu sous le nom de «croissance anormale des grains». En utilisant cette méthode, les «grains» multiples d'un métal, ou cristaux, se développent irrégulièrement, certains au détriment des autres, quand il est exposé à la chaleur.
La technique de l'équipe utilise plusieurs cycles de chauffage et de refroidissement pour induire la croissance d'une barre métallique monocristalline de 70 cm de longueur et de 15 mm de diamètre, ce qui est très important par rapport aux tailles actuelles des barres en alliage à mémoire de forme. Selon Toshihiro Omori de l'Université de Tohoku, le chercheur principal de l'étude, cela convient aux applications du bâtiment et du génie civil.
Pour produire la grande barre métallique monocristalline, un alliage métallique est chauffé à 900 ° C puis refroidi à 500 ° C, cinq fois. Ceci est suivi par quatre cycles de chauffage à 740 ° C puis refroidissement à 500 ° C. Enfin, le métal est chauffé une dernière fois à 900 ° C. Tous ces cycles de chauffage / refroidissement sont nécessaires pour produire le métal monocristallin.
L'alliage utilisé par les chercheurs, qui est fait de cuivre, d'aluminium et de manganèse, est un métal à mémoire de forme bien connu qui est facile à couper avec des machines. L'augmentation de la taille des cristaux du métal améliore considérablement son élasticité, tout en modifiant leur forme rend le métal assez fort. Grâce à ces caractéristiques combinées, le métal pourrait s'avérer utile pour la construction de structures capables de résister aux tremblements de terre.
"Comme la présente technique est avantageuse pour la production en série de monocristaux grâce à la simplicité du procédé, cette découverte ouvre la voie à des applications de monocristaux à mémoire de forme pour des matériaux structuraux, comme les applications sismiques dans les bâtiments et les ponts". les chercheurs dans un document sur ce travail dans Nature Communications.
