TEMPÉRATURES PHYSICO-CHIMIE DES HAUTES
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Propriétés physiques
Le choix d'un matériau, pour une utilisation à température élevée, résulte toujours d'un compromis entre ses différentes propriétés physiques et chimiques.
Les propriétés mécaniques sont très souvent celles auxquelles il faut veiller, car elles s'effondrent toujours bien au-dessous de la température de fusion ; le graphite et le tungstène ont les meilleures propriétés au-delà de 2 000 0C. Ce sont les déformations plastiques, et éventuellement le fluage, qui abaissent la résistance mécanique aux hautes températures, même pour les matériaux fragiles qui ne sont pas ductiles aux températures moyennes. Pour les matériaux polyphasés, comme les céramiques industrielles, le fluage est souvent lié à la présence d'une phase vitreuse ou même fusible. Les corps fragiles ont une faible résistance à la traction mais peuvent présenter un excellent comportement à la compression et au choc mécanique : c'est le cas de l'alumine. Ils sont, par contre, très sensibles aux chocs thermiques lorsqu'ils sont mauvais conducteurs de la chaleur : un gradient de température provoque une contrainte mécanique d'autant plus forte que la dilatation est plus grande, et le gradient de température est d'autant plus élevé dans une pièce que la conductivité thermique est faible ; les matériaux à caractère métallique résistent bien, mais les autres ont une faible conductivité thermique aux hautes températures et, s'ils ne sont pas « plastiques », ils ne résistent pas aux contraintes de tension. La silice, qui a une très faible dilatation, est un des meilleurs matériaux non métalliques ; les matériaux denses, utilisés pour des pièces étanches, sont les plus sensibles.
Matériaux : résistance à la rupture
Dessin
Résistance à la rupture de quelques matériaux
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Conductivité thermique de solides
Dessin
Conductivité thermique de quelques solides
Crédits : Encyclopædia Universalis France
La conductivité thermique d'un matériau dépend beaucoup de sa porosité, et les bonnes isolations sont généralement obtenues avec des matériaux en poudre, mais leur frittage limite leur emploi vers les très hautes températures, sauf pour le carbone qui ne se fritte pas, et qui peut être employé sous forme de poudre ou de feutre jusqu'à plus de 2 500 0C. Au-delà de 2 000 0C, les échan [...]
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Écrit par :
- François CABANNES : Professeur à l'Université d'Orléans, Directeur du Centre de recherches physiques des hautes températures du C.N.R.S., Orléans.
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Pour citer l’article
François CABANNES, « TEMPÉRATURES PHYSICO-CHIMIE DES HAUTES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 mai 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/physico-chimie-des-hautes-temperatures/