ALLIAGES
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Les alliages représentent une illustration matérielle du vieux dicton « l'union fait la force ». L'homme a toujours cherché des matériaux plus performants à l'utilisation, plus faciles à fabriquer ou à mettre en œuvre et plus économiques. Les alliages métalliques sont particulièrement importants dans la société humaine, et ce depuis l'Âge du bronze. Les métaux de grande pureté (99,99 p. 100 en poids du métal, ou mieux) n'ont pas, dans l'ensemble, d'utilisation pratique en dehors de la distribution d'électricité (cuivre, aluminium) ; cela est dû à leurs propriétés très médiocres, sauf en ce qui concerne les conductivités électrique et thermique, d'autant meilleures que le métal considéré est plus pur. Les impuretés, malgré la connotation péjorative du mot, durcissent les métaux et, pour peu qu'elles soient judicieusement choisies et dosées, permettent d'améliorer sensiblement les possibilités d'emploi de ces métaux ainsi que, souvent, les conditions de leur élaboration et leur mise en œuvre.
C'est la raison d'être de ces associations de substances à l'échelle atomique ou moléculaire appelées alliages, qui furent d'abord métalliques, puis débordèrent le domaine de la métallurgie pour toucher la chimie organique et la science des céramiques.
La fonte de fer, alliage de fer et de 2 à 5 p. 100 en poids de carbone, exemple type, même s'il est particulier (le carbone n'est pas un métal), permet de réaliser de nombreux objets qui vont du bâti de machine-outil au bras de suspension d'automobile en passant par les tuyaux d'adduction d'eau ou de gaz. Cette même fonte commence à fondre à 1 150 0C environ, tandis que le fer pur n'a aucune application dans la vie quotidienne mais fond à 1 538 0C. Cela explique, au moins partiellement, qu'on rencontre dans les usines sidérurgiques des dispositifs (poches ou mélangeurs) permettant de stocker la fonte liquide en grande quantité, mais rien d'équivalent pour le fer pur, bien que celui-ci soit à la base de tous les aciers et fontes et qu'il figure aussi dans d'autres composés.
Alliages binaires
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Écrit par :
- Jean-Claude GACHON : docteur d'état ès sciences physiques, professeur de métallurgie à l'université de Nancy-I
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« ALLIAGES » est également traité dans :
ACIER - Technologie
L'acier est un alliage de fer et de
AIMANTS
Dans le chapitre « Matériaux à aimants permanents » : […] propriétés des nombreux matériaux à aimants permanents, la plus naturelle est de former des groupes basés sur l'origine de l'hystérésis magnétique et sur la valeur du champ coercitif d'induction. Le classement ainsi établi correspond à des modes de préparation et à des propriétés physiques et mécaniques assez bien caractérisés. On distinguera alors […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aimants/#i_856
ALUMINIUM
Dans le chapitre « Les alliages d'aluminium » : […] L'aluminium pur a des emplois limités, sauf pour les conducteurs ; dès l'origine, on a cherché à faire des alliages, pour avoir des caractéristiques mécaniques plus élevées […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aluminium/#i_856
ANTIMOINE
Dans le chapitre « Emploi dans les alliages » : […] Près de la moitié de la production mondiale annuelle (qui s'élève à 70 000 t environ) est consommée comme élément durcissant dans les alliages à base d'étain et surtout de plomb. Les plaques des batteries d'accumulateurs, qui doivent présenter une grande résistance, sont constituées de plomb allié à environ 6 p. 100 d'antimoine. Ce dernier confère […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/antimoine/#i_856
ARGENT, métal
Dans le chapitre « Applications industrielles de l'argent et de ses sels » : […] Dans les alliages d'argent, par addition d'un métal étranger, on cherche à remédier aux deux défauts principaux de l'argent : le manque de dureté et la réactivité vis-à-vis du soufre et des sulfures […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/argent-metal/#i_856
ARTISANAT DU BRONZE (Gaule préromaine)
Dans le chapitre « Une prouesse technique : le bronze torsadé » : […] Pour comprendre cette polémique, il faut savoir que les ingénieurs et les artisans considèrent aujourd'hui le bronze comme un alliage réservé à la fonderie, par opposition au travail en déformation mécanique qui se pratique sur des métaux plus malléables comme l'or. Le bronze possède en effet de grandes qualités de coulabilité, une […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/artisanat-du-bronze/#i_856
AVIATION - Avions civils et militaires
Dans le chapitre « Structure et matériaux »
: […]
Les matériaux utilisés pour la construction des avions sont choisis pour allier une bonne résistance à une grande légèreté. Dans les années 1920 à 1940, les
BÉRYLLIUM
Dans le chapitre « Applications » : […] les métaux celui qui absorbe le moins les rayons X (17 fois moins que l'aluminium). L'alliage à 62 p. 100 de béryllium et 38 p. 100 d'aluminium, à module d'élasticité élevé, s'emploie dans les missiles. L'alliage mère d'aluminium et de 10 p. 100 de béryllium est utilisé en fonderie du magnésium et des alliages aluminium-magnésium : 0,02 p. 100 de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/beryllium/#i_856
BISMUTH
Dans le chapitre « Les alliages » : […] Le bismuth sert à préparer un certain nombre d'alliages, souvent eutectiques, qui peuvent être classés selon leurs emplois […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bismuth/#i_856
BRONZE & FER, âges
Dans le chapitre « Le bronze et l'âge du bronze »
: […]
Le cuivre et l'arsenic constituent un alliage naturel plus dur que le seul cuivre. Cette qualité a non seulement été remarquée à l'âge du cuivre, mais probablement provoquée. Le bronze est un alliage de cuivre et d'
BRONZES ANTIQUES
Dans le chapitre « Problèmes techniques »
: […]
On travaille beaucoup sur les problèmes de composition des
CADMIUM
Dans le chapitre « Alliages » : […] Les alliages contenant du cadmium peuvent être subdivisés en trois groupes : alliages où le cadmium est le métal de base et l'élément majeur, alliages avec addition importante de cadmium et alliages avec faible addition de cadmium […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cadmium/#i_856
CHIMIE - Histoire
Dans le chapitre « La chimie des matériaux » : […] des matériaux, on cherche à améliorer les procédés d'élaboration des métaux et alliages classiques (comme l'acier inoxydable) et à réaliser des solides à propriétés spécifiques (thermiques, mécaniques, électriques, magnétiques). On cherche aussi à fabriquer des solides à partir de minerais pauvres ou de produits de récupération, et l'on s'efforce […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chimie-histoire/#i_856
CHROME
Dans le chapitre « Usages »
: […]
Le métal pur sert à recouvrir pour les protéger le fer, les aciers, le
COBALT
Dans le chapitre « Alliages »
: […]
Les alliages de cobalt
CONSTANTAN
Alliage de
CORROSION
Dans le chapitre « Corrosion des alliages » : […] D'un point de vue pratique, de nombreux alliages présentant à la fois de bonnes propriétés mécaniques et une bonne résistance à la corrosion ont été développés. Il serait très satisfaisant de pouvoir prévoir les effets d'une addition métallique sur les caractéristiques de la tenue à la corrosion d'un alliage dans des conditions données. Dans le cas […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/corrosion/#i_856
CUIVRE
Dans le chapitre « Laitons » : […] Les laitons sont des alliages à base de cuivre et de zinc ; ils renferment de 5 à 45 p. 100 de zinc et, éventuellement, divers autres éléments en faibles proportions destinés à améliorer certaines propriétés […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cuivre/#i_856
DÉCOUVERTE DES QUASI-CRISTAUX
ÉLECTRO-AIMANTS
Dans le chapitre « Les matériaux ferromagnétiques »
: […]
Les
ÉTAIN
Dans le chapitre « Alliages de l'étain » : […] Les alliages cuivre-étain qui constituent les bronzes, et les alliages plomb-étain, utilisés comme soudures, sont parmi les plus importants alliages de l'étain […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/etain/#i_856
FRIEDEL JACQUES (1921-2014)
des solides, il introduit et développe avec de nombreux élèves et collaborateurs l’étude des propriétés des alliages métalliques dilués. Il privilégie une description où les électrons réagissent indépendamment les uns des autres, comme des particules fortement liées mais faiblement corrélées. Il décrit, par exemple, l’effet des impuretés en […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/jacques-friedel/#i_856
INTERMÉTALLIQUES COMPOSÉS
Lorsque deux éléments A et B sont miscibles en toutes proportions et forment une solution solide continue pour certains domaines de concentration, il peut se former des surstructures. Les composés A
LANTHANE ET LANTHANIDES
Dans le chapitre « Les terres rares en métallurgie » : […] L'utilisation des terres rares en métallurgie représente le quart de leur consommation. En général, les éléments employés ne sont pas d'une grande pureté chimique, ce qui limite la valeur économique ajoutée. Les terres rares jouent le rôle d'agent de stabilité et de renforcement des propriétés des aciers ; elles peuvent aussi modifier la structure […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lanthane-et-lanthanides/#i_856
MAGNÉSIUM
Dans le chapitre « Domaines d'application » : […] Le rapport de la limite élastique à la densité classe les alliages du magnésium parmi les matériaux intéressants pour les industries aéronautique et automobile. Des critères technologiques tels que la possibilité d'obtenir des pièces saines à parois minces, par exemple, jointe à la conductibilité élevée ou à la remarquable capacité d'amortissement […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/magnesium/#i_856
MAGNÉTISME
Dans le chapitre « Les alliages invar » : […] de l'échantillon resteront alors indépendantes de la température ; il s'agit de l'effet invar, qui peut être observé notamment sur l'alliage à 36 p. 100 de nickel et 64 p. 100 de fer. Cet effet est mis à profit en mécanique de précision. Signalons aussi une application spectaculaire des alliages invar : en 1989, sont apparus […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/magnetisme/#i_856
MANGANÈSE
Dans le chapitre « Usages » : […] son rôle de désoxydant et de désulfurant des aciers, le manganèse est essentiellement un élément d'alliage qui permet d'augmenter la limite d'élasticité des aciers. Il abaisse la température de transformation de l'austénite en ferrite et permet ainsi d'éviter l'accumulation de cémentite aux joints de grains. Il joue aussi sur la structure de la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/manganese/#i_856
MATIÈRE (physique) - État solide
Dans le chapitre « Liaisons et structures »
: […]
diminue et le carbone y produit des défauts de structure. Cela explique le comportement très différent du fer trempé et du fer recuit. Les
MATIÈRE (physique) - Transitions de phase
Dans le chapitre « Recherche des paramètres d'ordre » : […] paramagnétique-ferromagnétique, l'aimantation joue le rôle de paramètre d'ordre. Pour les alliages, dans la phase désordonnée, certains sites de la structure sont équivalents. Permuter entre eux deux atomes occupant deux sites équivalents ne modifie en rien la structure. Les sites sont indiscernables. Le groupe de symétrie de la phase désordonnée […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-transitions-de-phase/#i_856
MERCURE, élément chimique
Dans le chapitre « Amalgames »
: […]
L'action des métaux sur le mercure conduit à la formation d'
MÉTAL ARTS DU
Dans le chapitre « Les techniques » : […] sur les métaux révèlent que les métaux purs ne sont utilisés que très rarement. Les alliages utilisés possèdent en effet une gamme de propriétés beaucoup plus vastes que les métaux. C'est ainsi qu'il a été possible de confirmer que les alliages à base de cuivre, et dans lesquels le cuivre est proportionnellement le plus important, sont les […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/arts-du-metal/#i_856
MÉTALLOGRAPHIE - Essais physico-chimiques
la solidification, les réactions de précipitation, les vitesses de vaporisation, les réactions gaz-métal telles l'absorption ou la désorption faisant intervenir la diffusion des gaz dans les métaux solides ou liquides, les réactions alliage-laitier, la
MÉTALLOGRAPHIE - Macrographie et micrographie optiques
Dans le chapitre « Polissage de la surface » : […] en cellule ou par jet, ne constitue pas un moyen universel valable pour tous les alliages. Dans le cas des alliages biphasés, par exemple, des phénomènes électrochimiques locaux peuvent amener des reliefs accentués (c'est le cas du silicium dans les alliages Al-Si qui, fortement anodique par rapport à la matrice environnante, se polit […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/metallographie-macrographie-et-micrographie-optiques/#i_856
MÉTALLURGIE SCIENTIFIQUE
Le passage de la
MÉTAUX - Superplasticité des métaux
Dans le chapitre « Applications suggérées » : […] Depuis 1964, on façonne des tôles d'alliages superplastiques soit par aspiration sous vide, soit par application de pressions gazeuses de l'ordre de celles qui sont utilisées en thermoplastie. Le mode opératoire est simple : il suffit de pincer la périphérie du flan, qui est ensuite chauffé par radiation, induction ou effet Joule ; une fois la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/metaux-superplasticite-des-metaux/#i_856
MOLYBDÈNE
Dans le chapitre « Alliages non ferreux »
: […]
De nombreux alliages résistant à la corrosion et au fluage contiennent du molybdène qui contribue à la résistance à haute température et à la corrosion. C'est le cas, en particulier, des alliages à base de nickel, de chrome, de
MUMÉTAL
Alliage composé de 78,5 p. 100 de
NICKEL
Dans le chapitre « Alliages de nickel »
: […]
Le nickel est l'élément d'addition le plus répandu dans les alliages modernes, aussi bien à des teneurs élevées qu'aux teneurs moyennes ou faibles. L'addition de nickel dans les aciers et les alliages permet d'obtenir des
ORFÈVRERIE
par les objets dont ils constituent la matière. Pour cette raison, ils subissent un alliage avec un autre métal, en l'occurrence le cuivre, qui leur apporte dureté et solidité. La quantité de métal non précieux ainsi introduite définit ce qu'on appelle le titre, qui a varié selon les époques et selon les pays. En effet, les métaux précieux, à la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/orfevrerie/#i_856
PLOMB
Dans le chapitre « Propriétés et usages du métal et de ses alliages » : […] Le faible point de fusion du plomb peut encore être abaissé par addition d'étain. Les alliages pour soudure contiennent généralement de 40 à 50 p. 100 d'étain […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/plomb/#i_856
PLUTONIUM
Dans le chapitre « Allotropie »
: […]
La phase δ peut être stabilisée à la température ambiante par de faibles additions d'
POTASSIUM
Dans le chapitre « Composés »
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Avec le graphite, le potassium forme des composés d'insertion lamellaires dont C
PROCÉDÉ INDUSTRIEL DE FABRICATION DE L'ACIER
L'acier, alliage de fer et de carbone de teneur intermédiaire entre le fer et la fonte, est encore au milieu du xixe siècle un métal coûteux utilisé pour la fabrication d'outils de qualité. Avec le développement des
PROPULSION AÉRONAUTIQUE
Dans le chapitre « La turbine »
: […]
lors des changements de régime, à la
QUASI-CRISTAUX
Dans le chapitre « Phases approximantes et défauts » : […] et ces transitions ont été observés expérimentalement. Les diagrammes de phase des alliages ternaires sont en effet particulièrement compliqués au voisinage des compositions quasi-cristallines et les phases cristallines de composition voisine ont été appelées « phases approximantes », par référence à l’approximation d’un nombre irrationnel par des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/quasi-cristaux/#i_856
SHECHTMAN DAN (1941- )
En séjour sabbatique à l’université Johns-Hopkins de Baltimore (Maryland, États-Unis) de 1981 à 1983,Shechtman observe par
TANTALE ET NIOBIUM
Dans le chapitre « Alliages à base de tantale ou de niobium » : […] Les alliages élaborés à base de tantale ou de niobium ont pour but d'améliorer les propriétés de ces métaux principalement dans trois domaines : la supraconductibilité (niobium seulement) ; la tenue à la corrosion chimique ; la tenue mécanique aux hautes températures (et corrélativement la résistance à l'oxydation […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tantale-et-niobium/#i_856
TAPURE
Défaut grave prenant la forme d'une fissure débouchante ou incluse. Dans les
THORIUM
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: […]
L'addition de 1 à 2 p. 100 de thorine est utilisée pour améliorer les propriétés mécaniques à haute température et la tenue à l'oxydation de métaux et d'alliages spéciaux tels que le fer, le zirconium, le
TITANE
Dans le chapitre « Alliages de titane » : […] α) au-dessous de 880 0C et cubique centrée (phase β) au-delà. Ce dimorphisme est à la base de la classification pratique des alliages de titane et de leur possibilité de traitement thermique. On distingue, suivant la nature et la quantité d'éléments d'alliages, les familles « alpha », « alpha-bêta » et « bêta » ayant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/titane/#i_856
TRANSITION ORDRE-DÉSORDRE
Dans le chapitre « Variations avec l'ordre des propriétés physiques du milieu »
: […]
Les propriétés mécaniques des alliages sont également modifiées et présentent des discontinuités à T
URANIUM
Dans le chapitre « Les utilisations de l'uranium métal, ses alliages et les composés d'uranium » : […] L'uranium possède une grande aptitude à former des alliages ; certains d'entre eux sont utilisés comme matériaux fissiles dans les éléments combustibles des réacteurs nucléaires. On ne décrira ici que les alliages employés dans les réacteurs de la filière graphite-gaz en France et Magnox en Grande-Bretagne […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/uranium/#i_856
VANADIUM
Dans le chapitre « Les alliages base vanadium »
: […]
La résistance au fluage et la tenue à la corrosion du vanadium sont améliorées par l'addition, en faibles quantités (inférieures à 10 p. 100), de
ZINC
Dans le chapitre « Les alliages de zinc »
: […]
Les alliages de zinc sont surtout employés en fonderie sous pression. Les principaux sont les zamaks, qui contiennent 4 p. 100 d'aluminium, 0,04 p. 100 de
ZIRCONIUM ET HAFNIUM
Dans le chapitre « Métallurgie de transformation »
: […]
En dehors des métaux purs, les alliages développés sont les alliages de zirconium pour application nucléaire dans l'eau jusque vers 400 0C. Le plus courant est le Zircaloy 4, alliage zirconium-étain à 1,4 p. 100 d'
Voir aussi
Pour citer l’article
Jean-Claude GACHON, « ALLIAGES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 septembre 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/alliages/
