Le magnésium présente un certain nombre d’avantages potentiels en ce qui concerne l’ingénierie. Il est considéré comme le plus léger des métaux de construction (ceux qui sont capables de supporter des charges dans les bâtiments et les voitures) et il est le 8è élément le plus abondant dans la croûte terrestre. Par contre, il n’est pas aussi résistant et durable que certains de ses homologues. Mais, des scientifiques déclarent aujourd’hui avoir surmonté ses principales limites en lui infusant des nanoparticules de carbure de silicium pour former un nouveau type de matériau composite ultrarésistant, qui pourrait conduire à des avions, des engins spatiaux et des voitures plus légers et plus efficaces.
Un échantillon déformé de métal pur à gauche, comparé au nouveau métal résistant fait de magnésium avec des nanoparticules de carbure de silicium sur la droite.
Il a été proposé que les nanoparticules pourraient vraiment améliorer la résistance des métaux, sans endommager leur plasticité, en particulier les métaux légers comme le magnésium, mais aucun groupe n’a été capable de disperser des nanoparticules de céramique dans les métaux fondus jusqu’à maintenant », précise Xiaochun Li, professeur en ingénierie mécanique et aérospatial de l’Université de Californie, Los Anglese (UCLA) et leader de l’équipe de recherche.
Les efforts précédents pour infuser des métaux avec des particules de céramique à l’échelle microscopique ont causé une perte de plasticité du matériau. Les chercheurs ont cherché à résoudre ce problème en travaillant avec des particules de céramique à l’échelle nanométrique, qui rendent le métal plus résistant tout en maintenant, voire en améliorant, ou parfois, sa plasticité. Mais cela a entraîné d’autres problèmes, comme le fait que les particules à l’échelle nanométrique ont tendance à se regrouper dans le métal, au lieu de se disperser uniformément.
Au cœur de la percée de l’équipe de l’UCLA, on trouve une nouvelle approche de la fabrication impliquant l’utilisation de carbure de silicium, une céramique super-dure que l’on trouve couramment dans les lames de coupe industrielles. Les nanoparticules de carbure de silicium inférieures à 100 nanomètres ont pu être dispersées dans un alliage de magnésium de zinc fondu de telle sorte que l’énergie cinétique du mouvement des particules les empêchait de s’agglutiner.
Le matériau est ensuite comprimé en utilisant une torsion à haute pression, une technique de traitement des métaux, où la force de compression et une déformation de torsion sont appliquées à l’échantillon en même temps. Cette approche a gagné en popularité au cours des deux dernières décennies, car elle contribue à atteindre un niveau élevé de résistance et un affinage du grain, souvent à l’échelle du nanomètre.
Le matériau composite métallique résultant est composé d’environ 14 % de nanoparticules de carbure de silicium et de 86 % de magnésium. Lors des essais, l’équipe a constaté que le matériau présentait des niveaux record à la fois de résistance spécifique et du ratio rigidité-poids. En outre, il a aussi montré une meilleure stabilité à des températures élevées.
http://www.nature.com/nature/journal/v528/n7583/full/nature16445.html
