Les alliages et les composites sont des mélanges d’au moins deux composants. Cependant, il existe entre eux plusieurs différences qui les rendent adaptés à des applications différentes. L’alliage est une combinaison de deux composants ou plus, dont l’un doit être métallique. L’objectif de la mise en commun de ces deux ingrédients (ou plus) est de créer un mélange qui aura des qualités sensiblement différentes (meilleures) de celles des composants isolés. Cependant, les technologies actuelles ont souvent des exigences qui ne peuvent être satisfaites par les alliages conventionnels. De nombreuses industries ont aujourd’hui besoin de matériaux présentant de meilleures propriétés mécaniques, telles qu’une faible densité, une grande solidité et une résistance à l’abrasion et à la corrosion. Cette combinaison de propriétés peut être obtenue grâce aux matériaux composites.
Les composites, de la même manière, sont une combinaison de deux ingrédients ou plus, mais les métaux ne sont pas nécessairement inclus dans leur formation. Ces constituants (qui sont à la fois physiquement et chimiquement diversifiés) sont assemblés afin de générer une composition plus résistante que les éléments d’origine. Outre les composites synthétiques (fabriqués par l’homme), il existe également des composites naturels (par exemple, le bois, les os et les dents).
Qu’est-ce que l’alliage ?
Les métaux et les alliages sont des matériaux qui se caractérisent par un certain nombre de caractéristiques spécifiques, grâce auxquelles ils sont devenus la base de la technologie moderne. Les métaux sont constitués d’éléments chimiques purs auxquels s’ajoutent de petites quantités d’autres éléments. Ils se caractérisent par un brillant métallique, une conductivité électrique et thermique accrue, de bonnes propriétés mécaniques, une résistance aux influences électrochimiques et aux températures élevées, une sensibilité aux différentes techniques de traitement, à la fois dans des conditions froides et chaudes, etc. Toutes les caractéristiques énumérées sont conditionnées par les propriétés de la structure interne des atomes et de leurs interconnexions. La densité du métal varie entre 0,59 g/cm3 (lithium) et 22,4 g/cm3 (osmium). Le métal ayant le point de fusion le plus élevé est le tungstène (34000C), tandis que le mercure a le point de fusion le plus bas (- 390C).
Les alliages sont des matériaux complexes composés d’un élément de base et de métaux ou de non-métaux. Les éléments d’alliage sont appelés composants de l’alliage, et leur nombre et leurs spécificités déterminent la complexité de l’alliage et ses caractéristiques. Un métal (au moins un) entre dans la composition des alliages (par exemple, le bronze : alliage de cuivre et d’étain, l’acier : alliage de fer et de carbone, etc.) Les alliages acquièrent des caractéristiques entièrement nouvelles, qui diffèrent de celles de leurs composants : propriétés mécaniques plus favorables, résistance accrue à la corrosion, changement de couleur, meilleure aptitude à la transformation, etc. La plupart des alliages sont obtenus par fusion des constituants, mais il existe également d’autres méthodes, comme les alliages métallo-céramiques obtenus par frittage.
Dans la pratique industrielle, les métaux purs sont souvent remplacés par des alliages. Les raisons sont multiples : les métaux techniquement purs sont difficiles à obtenir à l’état purifié, ils sont coûteux, ont généralement une faible capacité d’amortissement et de résistance, des propriétés chimiques et physiques défavorables, sont souvent difficiles à manipuler avec des méthodes de traitement standard et bien d’autres encore.
Qu’est-ce que le Composite ?
Les composites sont formés à partir de matériaux composites, par exemple par moulage, laminage ou extrusion. Le matériau composite est un type de matériau constitué d’une combinaison de deux ou plusieurs matériaux simples (monolithiques) et dans lequel les composants individuels conservent leur identité distinctive. Le matériau composite possède des propriétés différentes de celles de ses composants – les matériaux simples. Cela signifie souvent que les propriétés physiques sont améliorées, car le principal intérêt technologique est d’obtenir des matériaux ayant des propriétés physiques (généralement mécaniques) supérieures à celles des composants. En principe, le matériau composite comporte deux phases (composants) : la matrice et le renfort. Ces segments ont des propriétés mécaniques sensiblement différentes. La matrice est plus souple et sert de charge pour assurer la stabilité de la forme de la phase dure. Le renfort est le composant solide et dur. En fonction de la matrice, les composites sont divisés en : métaux, céramiques et polymères. Tous les composants peuvent être continus ou dispersés dans une matrice continue. Dans ce dernier cas, il est nécessaire d’établir une limite inférieure pour la taille de la phase dispersée, en dessous de laquelle le matériau est considéré comme monolithique. Voici des exemples de composites fréquemment utilisés :
- avec ajout de particules – particules d’alumine de sablage dur d’oxyde d’aluminium Al2O3 ou de carbure de silicium SiC liées à une matrice de verre ou de polymère dans une plaque solide ;
- avec ajout de fibres – plastique (résine époxy ou polyester) renforcé par des fibres de verre ;
- composite structurel – couches alternées dans le « contreplaqué » de fines couches de bois et de colle à bois (polymère).
Les alliages présentent les avantages suivants :
Différence entre alliage et composite
- Structure
L’alliage est une combinaison de matériaux – mélange de deux ou plusieurs métaux ou d’un métal avec un élément non métallique. Ses propriétés physiques sont intermédiaires entre celles des métaux constitutifs, mais les propriétés chimiques de chaque élément restent inchangées. Le mélange peut être séparé par des moyens physiques. Un composite est également formé à partir de plusieurs éléments (un métal peut faire partie du mélange, mais pas nécessairement). Les éléments peuvent être ramenés à leur état d’origine par des réactions chimiques.
- Caractéristiques
Un alliage est essentiellement le même matériau avec des qualités supplémentaires. Les mélanges sont formés à partir de composants dans le but d’améliorer les qualités de ces derniers. L’alliage modifie en permanence les caractéristiques physiques des métaux et certains des avantages qui peuvent être obtenus sont une résistance accrue à la corrosion et à l’oxydation, une modification des propriétés électriques, une résistance améliorée, un point de fusion plus élevé ou plus bas par rapport aux métaux constitutifs, etc. Un composite est une combinaison de matériaux pour former un matériau entièrement nouveau (avec des qualités modifiées). Le nouveau matériau peut être plus robuste, plus léger ou moins cher que les composants d’origine.
- Application
En fonction des composés structurels et des techniques/méthodes utilisées dans le processus de production, les alliages et les composites présentent des caractéristiques différentes et peuvent avoir des applications différentes.