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Fragilisation par les métaux liquides (LME)

1930
  • Adolph S. Rehbinder
Scientifique des matériaux analysant en laboratoire la rupture d'un métal due à la fragilisation d'un métal liquide.

La fragilisation par métal liquide est un phénomène par lequel un métal solide normalement ductile subit une grave perte de résistance à la corrosion. ductilité et se rompt de manière fragile lorsqu'il est mouillé par un métal liquide spécifique alors qu'il est soumis à une traction stress. La rupture est souvent catastrophique et rapide. Le mécanisme implique l'adsorption d'atomes de métal liquide à la pointe d'une fissure, ce qui réduit la force de cohésion des liaisons atomiques du solide.

Pour que la LME se produise, plusieurs conditions doivent être réunies : la présence d'une contrainte de traction, un contact intime entre le métal solide et le métal liquide, et un appariement métallurgique spécifique. Un exemple classique et spectaculaire est la fragilisation de l'aluminium par le gallium liquide. Une petite goutte de gallium sur une pièce d'aluminium soumise à une contrainte peut provoquer sa rupture presque instantanément. La nouveauté technique de la compréhension de la LME a été la reconnaissance du fait que la fracture pouvait être provoquée par un phénomène d'énergie de surface plutôt que par les seules propriétés du matériau en vrac. Les atomes de métal liquide "défont" effectivement les liaisons atomiques à la pointe de la fissure en réduisant l'énergie nécessaire à la propagation de la fissure.

La gravité des LME dépend de facteurs tels que la température, le niveau de contrainte et le couple métal-solide spécifique. La solubilité entre les deux métaux est un facteur clé ; les systèmes présentant une faible solubilité mutuelle sont souvent très sensibles. Historiquement, des défaillances inattendues de structures telles que des charpentes en acier galvanisé ou des composants où des thermomètres à mercure se brisaient ont été ultérieurement attribuées aux LME. Ces connaissances sont devenues fondamentales pour le choix des matériaux et l'évaluation de la compatibilité en conception technique, notamment dans les domaines aérospatial et nucléaire, où des métaux différents sont souvent proches.

UNESCO Nomenclature: 3308
- Science des matériaux

Type

Processus physique

Perturbation

Important

Utilisation

Une utilisation répandue

Précurseurs

  • les travaux de thomas young sur la tension superficielle et la cohésion
  • développement par josiah willard gibbs des concepts de thermodynamique et d'énergie interfaciale
  • compréhension des liaisons métalliques et des structures cristallines
  • pratiques industrielles telles que la galvanisation à chaud et le soudage qui ont créé des opportunités pour observer l'effet

Applications

  • directives de conception pour éviter le contact entre les paires de métaux sensibles dans les applications à haute température (par exemple, les échangeurs de chaleur)
  • analyse des défaillances dans les industries utilisant des métaux en fusion, telles que la soudure, le brasage et la galvanisation
  • comprendre les risques de sécurité dans les réacteurs nucléaires utilisant des caloporteurs à métaux liquides
  • applications de fracture contrôlée pour le recyclage des matériaux ou la démolition

Brevets :

NA

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