Applications
Alliages métalliques amorphes

1 - État amorphe

• 1.1 - Structure
• 1.2 - Rappel historique
  Figure 1 - Structure du verre métallique Ni81B19 constituée d’un assemblage de clusters centrés sur un soluté. Simulation dynamique moléculaire ab-initio Figure 2 - Représentation schématique de la structure atomique d’un verre métallique formé de cinq atomes
• 1.3 - Relaxation structurale
  Figure 3 - Variation du volume spécifique d’un alliage au cours du refroidissement Figure 4 - Courbe d’analyse thermique différentielle (ATD) d’un alliage amorphe Figure 5 - Étude par calorimétrie différentielle (DSC) de la relaxation structurale d’un alliage amorphe Fe78 B13 Si9 Figure 6 - Effet de la relaxation structurale sur la diffusion du Be dans Zr41.2Ti13.8Ni10Cu12.5Be22.5
• 1.4 - Cristallisation
  Figure 7 - Aspects micrographiques de différents modes de cristallisation des alliages amorphes
• 1.5 - Caractérisation
  Figure 8 - Fonction S  (q) et g  (r) pour différents états de la matière : gazeux, liquide, amorphe, cristallin

2 - Préparation des matériaux métalliques amorphes

• 2.1 - Taux de refroidissement et capacité à l’amorphisation
  Figure 9 - Appareil de trempe rapide imaginé par P. Duwez Figure 10 - Courbe Temps/Température/Transformation dans le cas d’un alliage amorphe de faible GFA et d’un verre métallique massif de fort GFA Figure 11 - Évolution schématique du profil de température dans une épaisseur d’alliage x au cours du temps lors du refroidissement de la température du liquidus Figure 12 - Taux de refroidissement critique nécessaire pour maintenir l’état amorphe en fonction de la température de transition vitreuse réduite Tg /Tl de différents alliages Figure 13 - Taux de refroidissement critique nécessaire pour maintenir l’état amorphe en fonction de l’intervalle du domaine surfondu Tx − Tg = ΔTx de différents alliages Figure 14 - Taux de refroidissement critique en fonction de T g/T l pour les alliages amorphes les verres métalliques massifs (BMG) comparés au verre de silice Figure 15 - Coulée dans un moule en coin de largeur croissante montrant l’épaisseur d’amorphe qui peut être obtenue
• 2.2 - Critères empiriques de formation d’un verre métallique
  Figure 16 - Diagramme de phase binaire ZrCu présentant un eutectique proche de 50 % atomique et à 900 °C favorable à la formation d’un amorphe
• 2.3 - Compositions amorphisables
  Tableau 1 Tableau 2
• 2.4 - Principes et méthodes d’élaboration des phases amorphes
  Figure 17 - Exemple d’élaboration d’un verre métallique massif base Zr – Plateforme d’élaboration de l’ICMPE-CNRS, Thiais (Crédit Patrick Ochin) Figure 18 - Élaboration d’une tôle amorphe par Twin roll casting – Plateforme d’élaboration de l’ICMPE-CNRS, Thiais (Crédit Patrick Ochin) Figure 19 - Profil du front de solidification lors de la trempe entre deux rouleaux Figure 20 - Dispositif de trempe par melt-spinning Figure 21 - Méthode du planar flow casting pour la production de ruban large. Plateforme d'élaboration de l'ICMPE-CNRS, Thiais (Crédit Patrick Ochin) Figure 22 - Méthode du flot planaire : variation d'épaisseur du ruban en fonction de la pression d'injection P et de la largeur de la fente Figure 23 - Coupe transversale d'un ruban élaboré par melt-spinning Figure 24 - Face d'un ruban en contact avec le tambour : empreintes des bulles de gaz piégées à l'interface Figure 25 - Variation de l'enthalpie de relaxation ΔHr de rubans élaborés par flot planaire sur différents substrats Figure 26 - Schéma d’une machine de production industrielle de rubans amorphes (Crédit Allied Corporation) Figure 27 - Machine de trempe destinée à la production de fils amorphes (in rotating water melt spinning) Figure 28 - Schéma de divers dispositifs de trempe rapide Figure 29 - Schéma d’une installation d’évaporation sous ultra-vide utilisant deux sources S1 et S2 Figure 30 - Schéma d’un appareil de pulvérisation cathodique Figure 31 - Poudre de verre métallique base Zr obtenue par atomisation sous pression de gaz

3 - Propriétés des matériaux amorphes

• 3.1 - Propriétés de transport
• 3.2 - Propriétés magnétiques
  Figure 32 - Variation de la coercivité en fonction de la taille de grains Figure 33 - Alliages Fe-B, Fe-C, Co-B, Co-P : influence de la teneur en éléments non métalliques sur la température de Curie et le moment magnétique Figure 34 - Cycles d’hystérésis, B (H), d’un alliage Fe39Ni39Mo4B12Si6, obtenus après différents traitements thermiques Figure 35 - Pertes magnétiques volumiques en fonction de l’induction maximale à 50 KHz pour différents matériaux
• 3.3 - Propriétés mécaniques
  Figure 36 - Viscosité en fonction de la température normalisée par T g
• 3.4 - Propriétés particulières
• 3.5 - Résistance à la corrosion

4 - Applications

• 4.1 - Applications actuelles et développements en cours
• 4.2 - Applications potentielles