Présentation
RÉSUMÉ
Issus d’un concept métallurgique innovant, les alliages à haute entropie représentent une classe de matériaux en rupture constitués de plusieurs éléments majoritaires concentrés. Grâce à un grand nombre de compositions possibles stables, ces alliages sont d’une grande richesse microstructurale leur conférant des propriétés mécaniques prometteuses voire exceptionnelles (résistance et ténacité). Cet article fait le point sur ces alliages en s’attachant à décrire l’approche métallurgique et thermodynamique sous-jacente au concept, les procédés d’élaboration et les microstructures associées ainsi que les propriétés mécaniques obtenues. Les perspectives industrielles seront également abordées.
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Lire l'articleAUTEUR(S)
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Mathilde LAURENT-BROCQ : Chargée de recherche au CNRS - Université Paris Est, ICMPE (UMR 7182), CNRS, UPEC, Thiais, France
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Jean-Philippe COUZINIÉ : Maître de conférences à l’Université Paris-Est - Université Paris Est, ICMPE (UMR 7182), CNRS, UPEC, Thiais, France
INTRODUCTION
En métallurgie, la stratégie conventionnelle de développement d’alliages consiste à sélectionner un élément majoritaire, pour répondre à la contrainte principale du cahier des charges, puis à ajouter des éléments minoritaires, parfois en nombre important, pour ajuster les propriétés secondaires. Les grandes catégories d’alliages métalliques aujourd’hui utilisées dans le monde industriel sont les aciers, c’est-à-dire des alliages dont l’élément principal est le fer, les super-alliages, dont l’élément principal est le nickel, et aussi les alliages base aluminium, base titane ou encore base cuivre. Au cours des dernières décennies, l’ajustement des compositions et le contrôle de la microstructure ont permis une évolution spectaculaire de la diversité et des performances de ces matériaux. Néanmoins, cette approche semble atteindre ses limites. Or, il existe encore des domaines dans les cartes de propriétés qui ne sont occupés par aucun matériau, en particulier pour certaines combinaisons de propriétés, telles que résistance mécanique et ductilité. Pour obtenir des gains significatifs en termes de propriétés et ainsi combler les vides de l’espace des propriétés, il apparaît nécessaire de développer de nouveaux concepts matériaux. Les recherches menées sur les alliages à haute entropie depuis 2004 s’inscrivent dans cette démarche. L’objectif de cet article est de synthétiser les principales connaissances déjà établies sur les alliages à haute entropie (AHE), mais aussi de souligner les questions qui restent ouvertes. Pour cela, cet article s’articule en six paragraphes qui décrivent : (1) la découverte des alliages à haute entropie et les définitions qui en découlent, (2) les outils thermodynamiques utilisés pour décrire la stabilité des AHE, (3) les principales compositions chimiques des AHE et les spécificités en termes de structure et microstructure, (4) les méthodes d’élaboration déjà mises en œuvre, (5) les propriétés mécaniques et les mécanismes qui permettent de comprendre ces propriétés, (6) les perspectives en terme d’applications et de recherche.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés et un tableau de symboles et de sigles.
Points clés
Domaine : Métallurgie et conception de nouveaux alliages
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Technologies impliquées : Procédés d’élaboration, microscopies électroniques, essais mécaniques
Domaines d’application : Matériaux de structure pour la production d’énergie, le transport …
Principaux acteurs français...
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MOTS-CLÉS
propriétés mécaniques | thermodynamique | conception d'alliages | durcissement
DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Alliages multi-composants à haute entropie - Concepts, microstructures et propriétés mécaniques
Définitions
Sources bibliographiques
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