Alliage - Définition

Exemples

Principaux alliages

Alliages de fer

• fonte : fer + carbone (à plus de 2,1% et jusqu'à 6,7% en masse de carbone)
• acier : fer + carbone (à moins de 2,1% en masse de carbone)(+ des traces éventuelles de Ni,Cr,Mo en faible pourcentage (<4%))
• acier inoxydable : fer + carbone + nickel + chrome, et parfois , molybdène, vanadium
• cuani : (2,7 de fonte et 2,8 de nickel)

Alliages de cuivre

• bronze : cuivre + étain ; l'airain est l'ancien nom du bronze
• laiton : cuivre + zinc
• billon : cuivre + argent ; utilisé principalement pour frapper des monnaies de faible valeur

Alliages d'aluminium

Ils sont aussi appelés alliages légers compte tenu de la masse volumique de l'aluminium comparée à celle des autres métaux.

Pour plus de détail voir les deux articles ci-dessous :

• Alliages d'aluminium pour corroyage
• Alliages d'aluminium pour fonderie

Alliages moins connus

• alliage plomb-étain : pour la soudure
• amalgame : mercure + un autre métal, par exemple or ou cuivre ; le terme désigne également un mélange de métaux utilisé pour les soins dentaires (« plombage »)
• maillechort : cuivre + zinc + nickel
• monel® ­­ (nom commercial) : nickel + cuivre
• régule : étain ou plomb + antimoine
• zamak : zinc + aluminium + magnésium + cuivre et autres « ZL » (composant principaux : zinc et aluminium)

Alliages pour des applications spécifiques

• ferrotitanes : fer + 25 à 70%m de Ti + 4 à 10%m d'aluminium
• TA6V : titane + 6%m aluminium + 4%m vanadium, très utilisé dans l'industrie aéronautique.
• MCrAl : métal + chrome + aluminium + parfois de l'yttrium (MCrAlY), alliages réputés pour leur bonne tenue mécanique et résistance à la corrosion à haute température)
  • FeCrAl : fer + chrome + aluminium
  • NiCrAl : nickel + chrome + aluminium
• superalliages à base nickel (par exemple les inconels) : bonne tenue mécanique et résistance à la corrosion à haute température
• intermétalliques : alliages ordonnés, respectant une stœchiométrie précise (mais des écarts à la stœchiométrie sont tolérés)
  • NiAl β : 50%at nickel + 50%at aluminium
  • FeAl B2 : 50%at fer + 50%at aluminium
  • TiAl : 50%at titane + 50%at aluminium

• Les alliages présentant de faibles coefficients de dilatation (créés par Charles Édouard Guillaume)
  • Invar (36% de nickel, 0,4% de manganèse, 0,1% de carbone, 63,5% de fer)
  • élinvar (Nivarox, Métélinvar, Isoval) (nickel, chrome, fer)

• FeNiCo : le Kovar, un alliage fer / nickel / cobalt destiné au scellement verre/métal ou céramique/métal

Structure

Alliage homogène

Un alliage homogène peut être ordonné (les atomes de différentes natures suivent une alternance stricte) ou désordonné (les différents atomes occupent des places aléatoires).

En général, on a un métal majoritaire, les autres métaux sont appelés « éléments d'alliage ». Les atomes des éléments d'alliage peuvent prendre la place des atomes du métal majoritaire, on parle alors de « substitution » ; ils peuvent aussi se glisser entre les atomes de l'alliage majoritaire, on parle d'« insertion ». Lorsqu'un métal est présent en faible teneur dans un alliage, on parle souvent de solution solide.

Alliage hétérogène

Lorsque la teneur en élément d'alliage augmente, on peut avoir formation de deux phases : une phase contenant peu d'éléments d'alliage, et une phase à forte teneur en éléments d'alliage. Les cristallites à forte teneur sont appelés « précipités ».

Les précipités sont souvent des alliages ordonnés, que l'on appelle « intermétalliques ». Les intermétalliques ainsi formés sont parfois par la suite étudiés en tant qu'alliages propres, comme un nouveau matériau, et on essaie d'en produire en tant que tel et non plus en tant que précipités.