Un alliage métallique est créé en mélangeant un métal avec un autre composant, soit un autre métal, soit une substance non métallique. Les alliages métalliques sont généralement fabriqués en faisant fondre les substances, en les mélangeant, puis en les laissant refroidir à température ambiante, ce qui donne un matériau solide.
Pourquoi utilisons-nous des alliages ?
De nombreux métaux purs, comme l’or, sont particulièrement mous, ce qui ne les rend pas idéaux pour certaines utilisations. Leur transformation en un alliage permet de renforcer le métal et d’améliorer ses propriétés chimiques. La dureté, l’usinabilité et la résistance à la corrosion sont d’autres propriétés qui peuvent être ajoutées ou améliorées en créant un alliage.
Parmi les métaux les plus couramment utilisés, on compte:
- Le nickel, pour la robustesse
- le cuivre, pour la résistance à la corrosion
- le manganese, pour la dureté et la résistance à la chaleur
- le chrome, pour la résistance à la corrosion
Les différents alliages
Parmi les alliages ferreux, l’acier est sans doute le plus important. Il y a également la fonte, son précurseur, ou bien une version avec moins de carbone, l’acier doux (0.05% à 0.25% de fer). L’acier inoxydable, pour sa part, a comme particularité de contenir plus de 12% de chrome, ce qui le rend insensible à la rouille. Le bronze, aliage de cuivre et d’étain, a été tellement important qu’il a défini une ère de l’humanité, entre -2000 et -1200 avant J-C. Le laiton est également un alliage connu depuis des siècles.
Parmi les alliages les plus communs,
Les méthodes pour créer des alliages
Il existe trois méthodes principales pour créer des alliages métalliques :
- Le chauffage et la fusion
- Métallurgie des poudres
- Implantation d’ions
Chauffage et fusion
Le chauffage et la fusion sont l’une des méthodes les plus couramment utilisées pour créer des alliages. Ce n’est pas vraiment très différent de la cuisine !
Le métal de base (le plus haut pourcentage de métal dans l’alliage) est fondu, et tous les autres métaux sont fondus jusqu’à ce qu’ils deviennent liquides. On les verse ensuite les uns dans les autres, on les mélange et on les laisse refroidir pour obtenir ce qu’on appelle une « solution solide ». C’est un peu l’équivalent d’un bloc de métal solide que l’on mélange à du sel dans de l’eau jusqu’à ce qu’il se dissolve.
Métallurgie des poudres
La métallurgie des poudres est très cool, c’est probablement la chose la plus proche de l’alchimie que nous ayons aujourd’hui.
Tout d’abord, le métal de base et les agents d’alliage doivent être transformés en poudres ! Il existe plusieurs méthodes principales pour y parvenir :
Le procédé de l’éponge de fer est la plus ancienne des techniques de poudrage. Le minerai est mélangé à ce que l’on appelle un brise-coke (ce qui reste du charbon après sa combustion), et à de la chaux afin de fabriquer un soufre spécial qui évite toute contamination avec le métal de base en poudre.
Le mélange de coke et de chaux (pas comme les cocktails !) et le minerai sont ensuite placés dans un tambour spécial, le coke et la chaux prenant en sandwich le minerai.
Le fût est ensuite surchauffé dans un four. Les ingrédients laissent derrière eux un objet ressemblant à une « génoise » et des scories. Dans les étapes suivantes, l’éventuelle poudre est séparée du laitier et elle est écrasée en une forme de « poudre » plus uniforme.
La poudre est ensuite chauffée, et comprimée en un alliage.
Implantation ionique
La dernière méthode courante de création d’alliages est l‘implantation ionique.
« Les ions proviennent de l’électricité. La méthode d’implantation ionique implique donc une « source d’ions » (qui ne fait que créer de l’électricité), un accélérateur où les ions sont accélérés très très rapidement (la friction et la rotation rapide créent de la chaleur qui accélère les molécules), et une chambre cible où les ions sont jetés lorsqu’ils ont terminé.
Cette méthode d’implantation ionique est vraiment la meilleure pour créer de très petites pièces de métal. C’est la méthode la plus courante pour créer des semi-conducteurs sur les puces d’ordinateur.