Propriétés et usages des alliages
La métallurgie assure la production des métaux, mais aussi de leurs alliages. Si l’industrie produit essentiellement de l’acier et des alliages d’aluminium, de nombreux secteurs spécifiques conçoivent des matériaux aux qualités uniques.
Dans cette rubrique, nous faisons le point sur la fabrication, les propriétés et les nombreux usages des alliages.
Les différents types d’alliages
En chimie, un métal est un élément simple, composé d’atomes unis par des liaisons métalliques. Par extension, un alliage est une combinaison d’un élément métallique avec un ou plusieurs métaux par fusion. Les caractéristiques mécaniques des métaux étant relativement faibles, l’ajout d’autres éléments permet d’en renforcer les propriétés, telles que la dureté, la résistance à la corrosion, la coulabilité…
Ainsi, un alliage se compose d’un métal de base (l’élément majoritaire), auquel s’ajoute les éléments d’alliages ou « éléments d’addition ». Il peut s’agir d’autres métaux ou d’éléments chimiques comme le carbone.
Il existe 3 types d’alliages :
- Les alliages de fer : fonte, acier, acier inoxydable
- Les alliages d’aluminium, appelés alliages légers
- Les alliages de cuivre : bronze, laiton, billon
Les alliages à 2 composants sont appelés alliages binaires, et ceux à 3 composants sont les alliages ternaires.
Dans l’industrie, on a essentiellement recours aux fontes, la famille regroupant les alliages de fer et de carbone. Certaines sont utilisées pour produire de l’acier, qui servira à fabriquer des matériaux de construction et des outils. D’autres, appelées « fontes grises », sont utilisées dans la confection de pièces automobiles.
On les fabrique essentiellement via 2 procédés :
- Par fusion : en chauffant les métaux jusqu’à leur point de fusion, on tente d’obtenir un mélange le plus homogène possible. Il faut donc que les éléments soient miscibles, afin d’obtenir un produit fini dont les composants ne sont plus distinguables.
- Par la métallurgie des poudres : préparés par un mélange de poudres sèches, elles sont ensuite comprimées sous haute pression puis chauffées jusqu’à leur température de fusion. On appelle cette technique le frittage, qui permet d’obtenir un mélange solide et homogène. On utilise la métallurgie des poudres pour préparer des alliages aux propriétés spécifiques,
Propriétés physiques et mécaniques
Comme les métaux purs, les alliages sont des conducteurs de chaleur et d’électricité, et possèdent un éclat métallique. Par contre, les propriétés des alliages sont très souvent nettement supérieures à leurs éléments constitutifs pris séparément.
Ainsi, les propriétés d’un alliage vont être définies par ses composants : les alliages d’aluminium sont extrêmement légers, malléables et résistants. La teneur en carbone des alliages d’acier rend cet alliage particulièrement durable et résistant. Enfin, les alliages de cuivre possèdent une excellente conductivité thermique, et résistent très bien à la corrosion.
Pour tout savoir sur les propriétés des différents alliages, retrouvez toutes les informations dans cette rubrique !
Les alliages spécifiques
Certains alliages sont élaborés à des fins spécifiques.
Par exemple, les superalliages ou alliage à haute performance, qui possèdent une excellente résistance mécanique, à la corrosion et à l’oxydation, qu’on utilise notamment dans les réacteurs chimiques et pétrochimiques et dans les raffineries de pétrole.
D’autres alliages sont spécialement conçus pour l’électronique (étain, argent, cuivre) notamment pour certains procédés de fabrication comme le brasage.
La métallerie et le BTP utilisent davantage des alliages en aluminium ou des aciers spécifiques, généralement traités en surface (aciers galvanisés, inoxydable, anodisé…)