Alliage de cuivre combiné au tantale et au lithium : une nouvelle génération de supermatériaux. Ce matériau pourrait servir de base à une nouvelle génération de matériaux pour l'aérospatiale, la défense et les hautes technologies. Photo : Université Lehigh
Selon Science, une équipe de recherche de l'Université Lehigh (Pennsylvanie, États-Unis) et de l'Université d'État de l'Arizona a créé un nouvel alliage de cuivre combinant du tantale et du lithium, qui présente une résistance mécanique supérieure à celle de l'acier conventionnel, mais conserve une conductivité électrique supérieure, ce que les superalliages actuels ne peuvent pas atteindre.
La particularité de cet alliage réside dans sa nanostructure à trois couches : des précipités cubiques stables de lithium-cuivre sont pris en sandwich entre deux couches de tantale, un métal reconnu pour sa résistance à la corrosion et à la chaleur. Cette microstructure permet au matériau de résister à des températures allant jusqu'à 800 °C (1 472 °F) et à une contrainte maximale de 1 120 MPa à température ambiante, soit environ 50 % de plus que l'acier standard.
Auparavant, les produits manufacturés dans l'industrie des matériaux ne présentaient généralement qu'une seule de ces deux caractéristiques : durabilité ou bonne conductivité électrique. Les produits à haute durabilité devaient réduire, voire éliminer, leur capacité à conduire l'électricité, et inversement. L'invention d'un nouvel alliage a dépassé cette limite, ouvrant une nouvelle ère de matériaux « polyvalents » : bonne conductivité électrique comme le cuivre, robustesse comme l'acier, résistance à la chaleur comme le nickel, le tout dans une seule nanostructure.
« Il s’agit d’une base solide pour l’industrie et la défense afin de développer une nouvelle génération de matériaux pour les appareils qui nécessitent des performances et une fiabilité extrêmement élevées », a déclaré le professeur Harmer, membre de l’équipe de recherche.
Dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'énergie et de la défense, il est essentiel de disposer d'un matériau à la fois conducteur, résistant à la chaleur et durable. Actuellement, les superalliages à base de nickel sont couramment utilisés. Ils présentent une bonne résistance à la chaleur et à la corrosion, mais une très faible conductivité électrique, ce qui les rend inadaptés aux dispositifs nécessitant une transmission de puissance élevée.
La microstructure du nouvel alliage peut être comparée à l'empreinte digitale d'un matériau, déterminant sa réaction à des facteurs tels que la chaleur, les radiations ou les chocs mécaniques. Grâce à la présence de lithium, stabilisateur structurel, l'alliage conserve sa résistance et prévient les fissures, même exposé en permanence à des températures élevées.
Grâce à sa haute résistance à la chaleur et à sa conductivité électrique constante, cet alliage peut être utilisé comme aubes de turbine ou comme chambres de combustion dans les réacteurs hypersoniques. C'est également un domaine dans lequel les États-Unis, la Chine et la Russie investissent.
Non seulement dans les moteurs de fusée, cet alliage peut également être appliqué aux blindages, aux armes électromagnétiques, aux capteurs militaires , aux endroits qui nécessitent des matériaux ultra-légers, ultra-durables et à bonne conductivité électrique.
De plus, les centrales thermiques, nucléaires et l'exploitation pétrolière et gazière nécessitent toutes des équipements capables de fonctionner dans des conditions extrêmes. Grâce à sa résistance à la corrosion et à sa résistance mécanique, l'alliage tantale-lithium-cuivre peut être utilisé comme enveloppes d'équipements, échangeurs de chaleur ou pipelines résistants à la pression.
Bien qu'il soit encore au stade de laboratoire, les experts affirment que ce nouvel alliage a le potentiel de changer la façon dont les humains construisent des avions, des engins spatiaux, des armes et des systèmes électriques au cours de la prochaine décennie.
La combinaison sophistiquée de la conception microstructurale, des matériaux précieux et de la nanotechnologie fait de cet alliage non seulement une invention scientifique mais aussi une avancée technologique ayant un impact mondial.
Source : https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-kim-dong-cung-hon-thep-chiu-nhiet-toi-800c-20250528163731304.htm
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