Alliage de cuivre combiné au tantale et au lithium : un supermatériau de nouvelle génération. Cela pourrait être la base d'une nouvelle génération de matériaux dans les industries de l'aérospatiale, de la défense et de la haute technologie - 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 et de cuivre sont pris en sandwich entre deux couches de tantale, un métal connu pour sa résistance à la corrosion et à la chaleur. C'est cette microstructure qui 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.
Dans le passé, les produits fabriqués dans l’industrie des matériaux n’avaient souvent qu’une seule de ces deux caractéristiques : la durabilité ou une bonne conductivité électrique. Les produits à haute durabilité doivent réduire ou éliminer la capacité à conduire l’électricité, et vice versa. La nouvelle invention d'alliage a brisé cette limite, ouvrant une nouvelle ère pour les matériaux « polyvalents » : aussi conducteurs que le cuivre, aussi solides que l'acier, aussi résistants à la chaleur que le nickel, 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 nécessaire de disposer d’un matériau qui soit à la fois un bon conducteur d’électricité, résistant à la chaleur, très résistant et stable sur de longues périodes. Actuellement, le matériau couramment utilisé est le superalliage à base de nickel, qui présente une bonne résistance à la chaleur et à la corrosion, mais une très faible conductivité électrique, ce qui le rend inadapté aux appareils nécessitant une transmission de puissance élevée.
La microstructure du nouvel alliage peut être comparée à « l’empreinte digitale » du matériau, déterminant comment il réagit à des facteurs tels que la chaleur, le rayonnement ou l’impact mécanique. Grâce à la présence de lithium comme stabilisateur structurel, l'alliage conserve sa résistance et évite les fissures même lorsqu'il est soumis à des impacts continus à haute température.
Grâce à sa haute résistance à la chaleur et à sa non-perte de conductivité électrique, cet alliage peut être utilisé comme aubes de turbine ou chambres de combustion dans les moteurs à réaction hypersoniques. Il s’agit également d’un domaine dans lequel les États-Unis, la Chine et la Russie investissent et développent.
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, tant l’énergie thermique que l’énergie nucléaire, l’exploitation pétrolière et gazière… nécessitent 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 boîtiers d'équipement, échangeurs de chaleur ou canalisations résistantes 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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