Des chercheurs australiens conçoivent un alliage métallique deux fois plus résistant que l’acier

L'acier est l'un des matériaux piliers de l'industrie moderne. Omniprésent, il est utilisé aussi bien dans le secteur du bâtiment que dans l'automobile, les transports ou encore les infrastructures énergétiques.

Malgré toutes les qualités de l'acier, les chercheurs travaillent depuis longtemps sur le développement de matériaux encore plus résistants afin de répondre aux besoins croissants de l'industrie.

Pour créer des alliages plus performants, les industriels ont généralement recours à des températures extrêmement élevées afin de faire fondre, puis mélanger différents matériaux.

Une approche inédite pour concevoir des alliages ultra-résistants

Des chercheurs de l'université Monash, en Australie, ont toutefois adopté une approche différente pour mettre au point un « superalliage » inédit au monde. Au lieu de chauffer les matériaux à des températures extrêmes, ils ont utilisé un procédé moins énergivore pour fabriquer un nouvel alliage à haute entropie réfractaire (RHEA).

Ce nouvel alliage est composé de titane, de hafnium, de tantale, de niobium et de zirconium, lui conférant une résistance à la compression supérieure à 2 gigapascals. Cela représente environ deux fois celle de l'acier.

Ces performances sont dues à la manière dont les atomes se sont organisés au cours du chauffage. Ils n'ont pas formé une structure classique, mais plutôt une architecture complexe constituée de plusieurs types de nanocristaux étroitement liés entre eux.

Quand l'architecture atomique devient plus importante que la composition

Comme l'explique le professeur Jian-Feng Nie, co-auteur de l'étude, « les atomes peuvent s'auto-organiser en structures sans défaut au sein d'un matériau métallique massif, c'est-à-dire une grande pièce de métal continue, et non un revêtement mince, un film ou un échantillon microscopique. »

Autrement dit, les performances du matériau sont davantage liées à l'organisation des atomes qu'à sa composition chimique. Cette architecture inédite a permis d'obtenir un alliage pratiquement exempt de défauts tout en conservant la capacité d'être déformé sans se casser.

Cette prouesse pourrait ouvrir la voie à une production d'alliages plus efficace, durable et économique. « Les implications pourraient se faire sentir pendant des décennies, des systèmes aérospatiaux et énergétiques en passant par des technologies de pointe encore inimaginables », estime le professeur Yiannis Ventikos de l'université Monash.

Source : Université Monash