TANTALE ET NIOBIUM

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Tantale et autres métaux : résistances comparées

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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).

Les alliages supraconducteurs

Un matériau devient supraconducteur (c'est-à-dire possède une résistivité électrique nulle) lorsqu'il est maintenu à une température inférieure à une certaine valeur Tc (dite température critique), soumis à un champ magnétique inférieur à une certaine valeur Hc (dite champ critique) et parcouru par un courant d'une intensité inférieure à une certaine valeur (dite intensité critique Ic). Chacune de ces valeurs critiques est en outre fonction des deux autres. Le but des alliages est d'obtenir des Tc, Hc, Ic de plus en plus élevées et des relations f – par exemple Hc = f(Ic) – les plus favorables possibles. Le tableau 3 présente les valeurs de Tc et Hc (à 4,2 K) obtenues pour le niobium et certains de ses alliages.

Propriétés supraconductrices du niobium et de ses alliages

Propriétés supraconductrices du niobium et de ses alliages

Tableau

Propriétés supraconductrices du niobium et de ses alliages. Pour les alliages, les intensités critiques théoriques sont voisines de 1 million d'ampères par centimètre carré. 

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Les valeurs de Tc, Ic, Hc et les relations qui les lient dépendent non seulement de la composition de l'alliage, mais aussi, et très fortement, de sa teneur en impuretés, de son état structural (l'écrouissage et autres défauts de structure favorisant la supraconductivité), de son traitement thermique.

Historiquement, ce sont les alliages Nb-Zr qui furent les premiers fabriqués industriellement, mais ils ont été totalement supplantés par les Nb-Ti, qui non seulement ont de meilleures propriétés globales, mais sont aussi beaucoup plus ductiles (même très ductiles). Les propriétés du Nb3Sn sont jusqu'ici inégalées ; malheureusement, il s'agit là d'un composé intermétallique extrêmement fragile dont la mise en forme en tant que tel est quasi impossible. Pour le mettre en œuvre, il faut donc recourir à des procédés très spéciaux, ce qui freine son développement.

Les alliages résistant à la corrosion chimique

Dans le cas du tantale, les additions se sont en général révélées néfastes pou [...]

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Pour citer l’article

Robert SYRE, « TANTALE ET NIOBIUM », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 août 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/tantale-et-niobium/