Selon les métallurgistes, la structure d’un matériau définit ses propriétés. Mais des chercheurs ont mis la main sur un alliage dont la structure est la plus simple. Jusqu’à ce que vous tentiez de le déformer. Alors sa structure se complexifie. Et confère à l’alliage une résistance exceptionnelle.
Pour un physicien, la ténacité, c’est la capacité d’un matériau à résister à la propagation d’une fissure. Justement, des physiciens du Berkeley Lab (États-Unis) viennent de mesurer la ténacité la plus élevée jamais mesurée sur un matériau. Un alliage métallique de chrome, de cobalt et de nickel (CrCoNi). Plus étonnant encore, ce matériau est non seulement extrêmement ductile — comprenez malléable — et résistant, mais ces propriétés s’améliorent à basse température. Tout l’inverse de ce qui se passe pour la plupart des matériaux connus.
Un bambou passé au micro-ondes super-résistant pour construire des gratte-ciels
Notez que ce drôle d’alliage correspond à ce que les chercheurs appellent un alliage à haute entropie (HEA). Il est constitué d’un mélange égal de chacun de ces éléments. C’est sans doute cette composition particulière qui lui confère sa résistance. Plus précisément, les chercheurs ont identifié les raisons profondes de la formidable ténacité de cet alliage. Du côté de défauts linéaires de sa structure cristalline qui ont tendance à provoquer des glissements sur des plans parallèles et forment ainsi des sortes d’obstacles à la fissure initiale. Si la force appliquée augmente encore, l’arrangement cubique faces centrées des atomes de chrome, de cobalt et de nickel se transforme en arrangement hexagonal compact.
Pas encore dans le monde réel
Ces mécanismes sont déjà connus. Mais c’est la première fois qu’ils se produisent dans une « séquence magique » qui mène à des propriétés exceptionnelles. Les physiciens du Berkeley Lab ont ainsi mesuré la ténacité de leur alliage à environ -250 °C — quelque chose comme la température de l’hélium liquide — à quelque 500 MPa m1/2. Pour comparaison, celle de l’aluminium employé par fabriquer des avions est de l’ordre de 35 et la meilleure des métaux est comprise entre 100 et 200.
Ce type d’alliage pourrait être utile dans des conditions extrêmes, surtout. Comme dans les températures extrêmement froides de l’espace. Car, pour l’heure, les procédés de fabrication restent coûteux. Et les éléments rares — l’industrie de la batterie entraîne une pénurie de cobalt et de nickel. Les chercheurs espèrent pouvoir les remplacer. Mais ce n’est probablement pas demain que nous profiterons de ce matériau le plus résistant au monde.
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