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Système eutectique

1884
  • Frederick Guthrie
Métallurgiste examinant la microstructure d'un alliage eutectique en laboratoire.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Un système eutectique est un mélange de deux ou plusieurs composants qui se solidifie à une température unique et précise, inférieure au point de fusion de chacun des composants. Cette composition spécifique constitue le point eutectique. En refroidissant, un liquide eutectique se transforme en un mélange fin de phases solides, souvent doté d'une microstructure lamellaire (en couches) caractéristique.

Le concept de système eutectique est mieux visualisé à l'aide d'un diagramme de phase binaire, qui représente la température en fonction de la composition. Le point eutectique est la composition et la température spécifiques auxquelles la phase liquide est en équilibre avec deux phases solides. Pour un système binaire de composants A et B, la réaction eutectique est représentée par [latex]L \rightleftharpoons \alpha + \beta[/latex], où L est la phase liquide, et [latex]\alpha[/latex] et [latex]\beta[/latex] sont deux phases solides différentes (riches en A et B, respectivement). Cette réaction invariante se produit à une température constante, la température eutectique.

Le bas point de fusion des alliages eutectiques est très avantageux pour le moulage, car il réduit l'énergie nécessaire et minimise les contraintes thermiques sur les moules. La microstructure formée pendant la solidification eutectique est généralement un mélange fin et intime des phases solides, comme des couches alternées (lamelles) de [latex]\alpha[/latex] et de [latex]\beta[/latex]. Cette microstructure fine peut conférer des propriétés mécaniques uniques, telles qu'une grande solidité et une résistance à l'usure, comme on le voit dans la fonte où la structure eutectique est constituée de ferrite et de cémentite. Les compositions autres que l'eutectique sont appelées hypoeutectiques ou hypereutectiques et commencent à se solidifier en précipitant l'une des phases solides primaires avant d'atteindre la température eutectique, où le liquide restant subit alors la transformation eutectique.

UNESCO Nomenclature: 3308
- Métallurgie

Taper

Phénomène physique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • études sur la baisse du point de congélation dans les solutions aqueuses
  • développement de techniques d'analyse thermique comme la calorimétrie
  • les travaux de josiah willard gibbs sur les équilibres de phase et la règle de phase
  • métallographie précoce pour l'observation des microstructures

Applications

  • soudures plomb-étain et sans plomb pour l'assemblage de composants électroniques
  • casting of complex shapes using cast iron, which is a near-eutectic iron-carbon alliage
  • alliages de brasure pour assembler des métaux différents à haute température
  • phase-change materials for stockage d'énergie thermique
  • production de galinstan, un alliage métallique liquide non toxique à température ambiante

Brevets:

    Idées d'innovations potentielles

    • composites auto-cicatrisants avec des fils d'alliage eutectique intégrés qui fondent et remplissent les fissures lorsqu'ils sont chauffés
    • impression 3D à basse température d'objets métalliques à l'aide d'alliages eutectiques
    • matériaux d'interface thermique avancés pour le refroidissement de l'électronique haute puissance
    • adhésifs recyclables qui se séparent lors du chauffage à la température eutectique
    • alliages eutectiques biocompatibles destinés à être utilisés comme agents de consolidation osseuse injectables
    • alliages eutectiques à haute entropie pour une résistance et une coulabilité supérieures
    • métal liquide coolants for next-generation nuclear reactors
    • encres à changement de phase pour applications d'impression de sécurité
    • mélanges de sels eutectiques pour le stockage de l'énergie solaire thermique à haute température
    • revêtements résistants à l'usure créés par placage laser de poudres eutectiques
    Voir aussi : système eutectique, point eutectique, diagramme de phase, dépression du point de fusion, soudure, fonte, structure lamellaire, solidification, métallurgie, thermodynamique.

    Contexte historique

    Système eutectique

    1867
    1875-01-01
    1881
    1884
    1890
    1890
    1899-01-01
    1860
    1870
    1876
    1882-01-01
    1886-04-23
    1890
    1897
    1900

    (si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

    10e année anniversaire

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