Cet étrange alliage est le premier métal connu à devenir plus rigide lorsqu’il est chauffé

Des chercheurs hongkongais ont accidentellement découvert un alliage unique en son genre. Ne se ramollissant pas lors du chauffage, celui-ci semble même devenir plus rigide à partir de 727 °C.

L’effet Elinvar

Le module d’élasticité permet de quantifier la résistance d’un matériau à la déformation élastique, ou non permanente, sous contrainte : plus sa valeur est élevée, plus le matériau s’avère rigide et difficile à déformer. Jusqu’à présent, on pensait que tous les métaux se ramollissaient lorsque leur température augmentait, en raison de la dilatation thermique, mais il semble que cette règle ne soit pas universelle.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, les scientifiques de l’université municipale de Hong Kong ont en effet constaté que le module d’élasticité de l’alliage chimiquement complexe Co25Ni25(HfTiZr)50, possédant une structure unique, semblait augmenter en même temps que la température. Ce phénomène a été baptisé « effet Elinvar ».

« Alors que les métaux se dilatent et se ramollissent sous l’effet de la chaleur, lorsque nous avons chauffé cet alliage à haute entropie à 726,85 °C ou au-delà, il était aussi rigide, voire légèrement plus rigide, qu’à température ambiante, se dilatant sans transition de phase notable », explique le professeur Yang Yong, auteur principal de l’étude.

Le module d’élasticité de l’alliage reste quasi constant (légère augmentation) entre 26,85 °C et 676,85 °C, ce qui suggère que sa structure s’avère stable même à très haute température — © Q.F. He, et al.

Un matériau super élastique

Outre l’effet Elinvar, ce matériau récemment breveté présente également une limite élastique d’environ 2 % à température ambiante. Par conséquent, même si une quantité nettement plus élevée d’énergie s’avère nécessaire, il peut subir une déformation jusqu’à deux fois plus importante qu’un alliage cristallin classique avant que celle-ci ne devienne permanente.

« Comme l’élasticité ne dissipe pas d’énergie et ne génère donc pas de chaleur, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement des appareils, cet alliage super élastique sera utile dans les appareils de haute précision », explique Yang.

Sa capacité à rester solide et intact dans un environnement extrême pourrait notamment être exploitée afin de fabriquer des chronomètres mécaniques fonctionnant dans une large gamme de températures, utilisés dans le cadre de futures missions spatiales. Les auteurs de l’étude rappelant notamment que la température à la surface de la Lune oscille entre 122 et -232 °C.