Qu’est-ce qu’un métal amorphe ?
Les métaux amorphes sont des métaux à structure amorphe.
Le refroidissement rapide des métaux amorphes entraîne une structure amorphe dans laquelle les atomes sont disposés de manière aléatoire, sans cristallisation. Étant amorphes et exempts de défauts causés par les joints de grains, ils ont une plus grande résistance et sont donc très solides. Ils présentent également des propriétés très élastiques et résistantes à la déformation, ainsi qu’une conductivité électrique et thermique élevée.
Utilisations des métaux amorphes
1. Industrie automobile
Les silencieux automobiles et l’imperméabilisation des cheminées sont des exemples d’usages courants.
Les silencieux automobiles sont des pièces qui font partie du système d’échappement du véhicule et ce sont des dispositifs utilisés pour réduire le bruit des émissions d’échappement du moteur. L’imperméabilisation des cheminées est un traitement destiné à prévenir la corrosion et la détérioration causées par l’exposition de la cheminée à l’environnement extérieur.
2. Industrie électronique
Les capteurs magnétiques, les cellules solaires, les circuits électroniques et les mémoires utilisent des métaux amorphes.
Les capteurs magnétiques sont un type de capteur qui détecte les champs magnétiques et convertit l’information en signaux électriques. Les cellules solaires sont des dispositifs qui reçoivent la lumière du soleil et convertissent son énergie lumineuse en énergie électrique. Les cellules solaires génèrent un courant électrique continu en fonction de l’intensité de la lumière solaire.
3. Industrie de l’électricité et de l’énergie
Les noyaux de fer des transformateurs à colonne, des transformateurs industriels et des moteurs de petite et moyenne taille sont des exemples pour lesquels les métaux amorphes sont utilisés. Les transformateurs à colonne sont un type de transformateur utilisé pour convertir l’énergie haute tension des lignes de transmission en énergie basse tension.
4. Industrie des machines
Elle comprend les roulements, les engrenages, les arbres et les buses.
5. Industrie des dispositifs magnétiques
Elle comprend les éléments de tête magnétique, notamment pour les disques durs. Les têtes magnétiques sont composées d’éléments qui entrent en contact avec la surface d’un support magnétique (par exemple, un disque dur) dans le but de lire l’information magnétique. Ils sont généralement fabriqués dans de très petites dimensions.
6. Industries chimiques et médicales
Il s’agit notamment d’électro-aimant employés pour leurs propriétés catalytiques et leur supraconductivité pour pouvoir réaliser des IRM, par exemple.
Propriétés des métaux amorphes
Les métaux amorphes n’ont pas la structure cristalline des métaux normaux, mais une structure avec un arrangement irrégulier des atomes. Ils ont donc des propriétés physiques différentes de celles des métaux cristallins. Ils ont une résistance et une dureté extrêmement élevées et constituent un matériau environ deux fois plus résistant et trois fois plus dur que les métaux normaux. Ils présentent également une excellente résistance à la corrosion et peuvent améliorer la résistance à la corrosion des surfaces métalliques en formant un film d’oxyde sur ces surfaces.
Les métaux amorphes sont des matériaux magnétiques dit « doux » dotés d’excellentes propriétés magnétiques (excellente réponse aux champs magnétiques) car ils ne présentent pas l’anisotropie des métaux cristallins. Leur structure amorphe et leur grande thermoplasticité permettent de fabriquer des composants et des produits de forme complexe.
Les métaux amorphes ayant des propriétés catalytiques importantes, ils sont utilisés comme catalyseurs dans les piles à combustible et les réactions chimiques. Ceux ayant une capacité de stockage de l’hydrogène sont utilisés pour stocker et transporter l’énergie de l’hydrogène.
Les métaux normaux ont une structure de réseau régulière et sont déformés par le mouvement des grains de cristal lorsqu’ils sont déformés, alors que les métaux amorphes, qui eux n’ont pas de structure cristalline, ne présentent pas de mouvement de grains de cristal lors de la déformation, ce qui leur permet de conserver plus facilement leur résistance grâce aux forces de liaison intermoléculaires. La distance intermoléculaire est très courte et le module d’élasticité est élevé, de sorte que la résistance peut être maintenue même après déformation, et la résistance élevée à la rupture fragile signifie que la résistance est maintenue même après des déformations répétées.
Le flux d’électrons libres n’est pas limité dans les métaux amorphes, car les atomes sont disposés de manière aléatoire et il n’y a pas de joints de grains ou de défauts de réseau. Ils présentent donc une résistance électrique très faible et une conductivité électrique élevée. Les métaux amorphes ont également une conductivité thermique élevée en raison de leur structure amorphe, ce qui permet de les utiliser dans des environnements à haute température.
Autres informations sur les métaux amorphes
1. Utilisation comme matériaux supraconducteurs
Certains métaux amorphes sont également utilisés comme matériaux supraconducteurs. La supraconductivité est un phénomène dans lequel la résistance électrique disparaît complètement lorsqu’un courant électrique passe en dessous d’une certaine température. Certains métaux amorphes présentent ce phénomène de supraconductivité.
2. Utilisation comme métaux de verre
Les métaux amorphes sont un type de verre métallique à structure amorphe. Contrairement au verre ordinaire, le verre métallique a un coefficient de dilatation thermique très faible, ce qui le rend très durable et résistant aux chocs thermiques.