Nick Connor

Alliage de Titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

Le grade 5 est l’alliage le plus couramment utilisé et il s’agit d’un alliage alpha + bêta. L’alliage de grade 5 représente 50 % de l’utilisation totale de titane dans le monde. Il a une composition chimique de 6% d’aluminium, 4% de vanadium, 0,25% (maximum) de fer, 0,2% (maximum) d’oxygène et le reste de titane. Généralement, le Ti-6Al-4V est utilisé dans des applications jusqu’à 400 degrés Celsius. Il a une densité d’environ 4420 kg/m³. Il est nettement plus résistant que le titane commercialement pur (grades 1 à 4) en raison de sa possibilité d’être traité thermiquement. Cette nuance est une excellente combinaison de résistance, de résistance à la corrosion, de soudure et de fabricabilité. C’est le premier choix pour de nombreux domaines d’applications:

• Turbines d’avion
• Composants du moteur
• Composants structuraux d’aéronefs
• Attaches aérospatiales
• Pièces automatiques performantes
• Applications marines

Propriétés de l’alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

Les propriétés des matériaux sont des propriétés intensives, c’est-à-dire qu’elles sont indépendantes de la quantité de masse et peuvent varier d’un endroit à l’autre du système à tout moment. La base de la science des matériaux consiste à étudier la structure des matériaux et à les relier à leurs propriétés (mécaniques, électriques, etc.). Une fois qu’un spécialiste des matériaux connaît cette corrélation structure-propriété, il peut ensuite étudier les performances relatives d’un matériau dans une application donnée. Les principaux déterminants de la structure d’un matériau et donc de ses propriétés sont ses éléments chimiques constitutifs et la manière dont il a été transformé en sa forme finale.

Densité de l’alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

La densité d’ un alliage de titane typique est de 4,43 g/cm³ (Ti-6Al-4V).

La densité est définie comme la masse par unité de volume. C’est une propriété intensive, qui est mathématiquement définie comme la masse divisée par le volume:

ρ = m/V

En d’autres termes, la densité (ρ) d’une substance est la masse totale (m) de cette substance divisée par le volume total (V) occupé par cette substance. L’unité SI standard est le kilogramme par mètre cube (kg/m³). L’unité anglaise standard est la masse de livres par pied cube (lbm/ft³).

Puisque la densité (ρ) d’une substance est la masse totale (m) de cette substance divisée par le volume total (V) occupé par cette substance, il est évident que la densité d’une substance dépend fortement de sa masse atomique et aussi de  la densité de numéro atomique (N; atomes/cm³),

• Poids atomique. La masse atomique est portée par le noyau atomique, qui n’occupe qu’environ 10^-12 du volume total de l’atome ou moins, mais il contient toute la charge positive et au moins 99,95 % de la masse totale de l’atome. Il est donc déterminé par le nombre de masse (nombre de protons et de neutrons).
• Densité de nombre atomique. La densité de numéro atomique (N; atomes/cm³), qui est associée aux rayons atomiques, est le nombre d’atomes d’un type donné par unité de volume (V; cm³) du matériau. La densité de numéro atomique (N; atomes/cm³) d’un matériau pur ayant un poids atomique ou moléculaire (M; grammes/mol) et la densité du matériau (⍴; gramme/cm³) est facilement calculée à partir de l’équation suivante en utilisant le nombre d’Avogadro (N_A = 6,022×10²³ atomes ou molécules par mole):
• Structure en cristal. La densité de la substance cristalline est significativement affectée par sa structure cristalline. La structure FCC, avec son parent hexagonal (hcp), a le facteur de tassement le plus efficace (74%). Les métaux contenant des structures FCC comprennent l’austénite, l’aluminium, le cuivre, le plomb, l’argent, l’or, le nickel, le platine et le thorium.

Propriétés mécaniques de l’alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

Les matériaux sont fréquemment choisis pour diverses applications car ils présentent des combinaisons souhaitables de caractéristiques mécaniques. Pour les applications structurelles, les propriétés des matériaux sont cruciales et les ingénieurs doivent en tenir compte.

Résistance de l’alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

La résistance à la traction ultime de l’alliage de titane Ti-6Al-4V – Grade 5 est d’environ 1170 MPa.

La résistance à la traction ultime est le maximum sur la courbe technique de contrainte-déformation. Cela correspond à la contrainte maximale qui peut être soutenu par une structure en tension. La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou même en « l’ultime ». Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera. Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d’élasticité (jusqu’à 50 à 60 % de plus que le rendement pour certains types de métaux). Lorsqu’un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale se réduit localement. La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime. Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après que la résistance ultime a été atteinte. C’est une propriété intensive; sa valeur ne dépend donc pas de la taille de l’éprouvette. Cependant, cela dépend d’autres facteurs, tels que la préparation de l’échantillon, température de l’environnement et du matériau d’essai. Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour un aluminium jusqu’à 3000 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Limite d’élasticité

La limite d’élasticité de l’alliage de titane Ti-6Al-4V – Grade 5 est d’environ 1100 MPa.

La limite d’ élasticité est le point sur une courbe contrainte-déformation qui indique la limite du comportement élastique et le début du comportement plastique. Limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. Avant la limite d’élasticité, le matériau se déforme élastiquement et reprend sa forme d’origine lorsque la contrainte appliquée est supprimée. Une fois la limite d’élasticité dépassée, une partie de la déformation sera permanente et irréversible. Certains aciers et autres matériaux présentent un comportement appelé phénomène de limite d’élasticité. Les limites d’élasticité varient de 35 MPa pour un aluminium à faible résistance à plus de 1400 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Module de Young

Le module de Young de l’ alliage de titane Ti-6Al-4V – Grade 5 est d’environ 114 GPa.

Le module de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu’à une contrainte limite, une caisse pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d’un cristal se déplacent de leur position d’équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit. Selon la loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique), et la pente est le module de Young. Le module de Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

Dureté de l’alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

La dureté Rockwell de l’alliage de titane Ti-6Al-4V – Grade 5 est d’environ 41 HRC.

Le test de dureté Rockwell est l’un des tests de dureté par indentation les plus courants, qui a été développé pour les tests de dureté. Contrairement au test Brinell, le testeur Rockwell mesure la profondeur de pénétration d’un pénétrateur sous une charge importante (charge majeure) par rapport à la pénétration faite par une précharge (charge mineure). La charge mineure établit la position zéro. La charge majeure est appliquée, puis retirée tout en maintenant la charge mineure. La différence entre la profondeur de pénétration avant et après l’application de la charge principale est utilisée pour calculer le nombre de dureté Rockwell. C’est-à-dire que la profondeur de pénétration et la dureté sont inversement proportionnelles. Le principal avantage de la dureté Rockwell est sa capacité à  afficher directement les valeurs de dureté. Le résultat est un nombre sans dimension noté HRA, HRB, HRC, etc., où la dernière lettre est l’échelle Rockwell respective.

Le test Rockwell C est réalisé avec un pénétrateur Brale (cône diamant 120°) et une charge majeure de 150kg.

Propriétés thermiques de l’alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

Les propriétés thermiques des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leur thermodynamics/thermodynamic-properties/what-is-temperature-physics/ »>température et à l’application de chaleur. Lorsqu’un solide absorbe de thermodynamics/what-is-energy-physics/ »>l’énergie sous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent. Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

La capacité calorifique, la dilatation thermique et la conductivité thermique sont des propriétés qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion de l’alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

Le point de fusion de l’alliage de titane Ti-6Al-4V – Grade 5 est d’environ 1660 °C.

En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Conductivité thermique de l’alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

La conductivité thermique de l’alliage de titane Ti-6Al-4V – Grade 5 est de 6,7 W/(mK).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T). Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Alliages de titane  » style= »plat » background= »#ffffff » color= »#606060″ size= »5″ radius= »10″ icon= »icône : lien » icon_color= »#5d5d5d » text_shadow= »0px 0px 0px #000000″ ][/su_button]

Le nickel est un métal brillant blanc argenté avec une légère teinte dorée. Le nickel est l’un des éléments d’alliage les plus courants. Environ 65 % de la production de nickel est utilisée dans les aciers inoxydables. Étant donné que le nickel ne forme aucun composé de carbure dans l’acier, il reste en solution dans la ferrite, renforçant et durcissant ainsi la phase de ferrite. Les aciers au nickel sont facilement traités thermiquement car le nickel réduit la vitesse de refroidissement critique.

Les alliages à base de nickel (par exemple les alliages Fe-Cr-Ni(Mo)) présentent une excellente ductilité et ténacité, même à des niveaux de résistance élevés et ces propriétés sont conservées jusqu’à de basses températures. Le nickel et ses alliages sont très résistants à la corrosion dans de nombreux environnements, notamment ceux qui sont basiques (alcalins). Le nickel réduit également la dilatation thermique pour une meilleure stabilité dimensionnelle. Le nickel est l’élément de base des superalliages. Ces métaux ont une excellente résistance à la déformation par fluage thermique et conservent leur rigidité, leur résistance, leur ténacité et leur stabilité dimensionnelle à des températures beaucoup plus élevées que les autres matériaux de structure aérospatiaux.

Types d’Alliages de Nickel

Superalliages à base de nickel

Les superalliages à base de nickel constituent actuellement plus de 50 % du poids des moteurs d’avions avancés. Les superalliages à base de nickel comprennent les alliages renforcés en solution solide et les alliages durcissables par vieillissement. Les alliages durcissables par vieillissement consistent en une matrice austénitique (fcc) dispersée avec précipitation cohérente d’un Ni₃ (Al,Ti) intermétallique de structure fcc. Les superalliages à base de Ni sont des alliages avec du nickel en tant qu’élément d’alliage principal qui sont préférés comme matériau de lame dans les applications décrites précédemment, plutôt que des superalliages à base de Co ou de Fe. Ce qui est important pour les superalliages à base de Ni, c’est leur résistance élevée, leur résistance au fluage et à la corrosion à haute température. Il est courant de couler des aubes de turbine sous forme solidifiée directionnellement ou sous forme monocristalline. Les aubes monocristallines sont principalement utilisées dans la première rangée de l’étage de turbine.

Par exemple, Inconel est une marque déposée de Special Metals pour une famille de superalliages austénitiques à base de nickel-chrome. L’Inconel 718 est un superalliage à base de nickel qui possède des propriétés de haute résistance et une résistance aux températures élevées. Il démontre également une protection remarquable contre la corrosion et l’oxydation. La résistance à haute température de l’Inconel est développée par un renforcement en solution solide ou un durcissement par précipitation, selon l’alliage. L’Inconel 718 est composé de 55 % de nickel, 21 % de chrome, 6 % de fer et de petites quantités de manganèse, de carbone et de cuivre.

Argent Nickel

Le maillechort, également connu sous le nom d’argent allemand, de laiton nickelé ou d’alpaga, est un alliage de cuivre avec du nickel et souvent du zinc. Par exemple, l’alliage de cuivre nickel argent 65-12 UNS C75700 a une bonne résistance à la corrosion et au ternissement, et une formabilité élevée. Le maillechort est nommé en raison de son aspect argenté, mais il ne contient pas d’argent élémentaire à moins qu’il ne soit plaqué.

Constantan

Le constantan est un alliage cuivre-nickel composé généralement de 55% de cuivre et de 45% de nickel et de quantités mineures spécifiques d’éléments supplémentaires pour obtenir des valeurs précises (presque constantes) du coefficient de température de résistivité. Cela signifie que sa principale caractéristique est la faible variation thermique de sa résistivité, qui est constante sur une large plage de températures. D’autres alliages avec des coefficients de température également bas sont connus, comme le manganin.

Cet alliage a une résistivité électrique élevée (4,9 x 10⁻⁷ Ω·m), suffisamment élevée pour atteindre des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles, le coefficient de température de résistance le plus bas et la FEM thermique la plus élevée (également connue sous le nom d’effet Seebeck) contre le platine de n’importe lequel des alliages cuivre-nickel. En raison des deux premières de ces propriétés, il est utilisé pour les résistances électriques, et en raison de la dernière propriété, pour les thermocouples. Les thermocouples sont des appareils électriques constitués de deux conducteurs électriques dissemblables formant une jonction électrique. Un thermocouple produit une tension dépendant de la température en raison de l’effet thermoélectrique, et cette tension peut être interprétée pour mesurer la température.

Par exemple, le constantan est l’élément négatif du thermocouple de type J, le fer étant le positif. Les thermocouples de type J sont utilisés dans les applications de traitement thermique. De plus, Constantan est l’élément négatif du thermocouple de type T avec le cuivre le positif. Ces thermocouples sont utilisés à des températures cryogéniques.

Dans les réacteurs nucléaires, les thermocouples sont positionnés à des emplacements présélectionnés pour mesurer la température de sortie du liquide de refroidissement de l’assemblage combustible pour une utilisation dans la surveillance du partage de puissance radiale du cœur et du liquide de refroidissement. Mais dans ce cas, les thermocouples doivent résister à l’irradiation neutronique, donc le type E (chromel-alumel) ou d’autres thermocouples spéciaux sont préférés.

Invar

L’Invar est un groupe d’alliages nickel-fer à faible dilatation thermique constitués principalement de nickel et de fer (par exemple FeNi36). Le nom Invar vient du mot invariable, faisant référence à son manque relatif d’expansion ou de contraction avec les changements de température. L’alliage Invar est ductile et facilement soudable, et l’usinabilité est similaire à celle de l’acier inoxydable austénitique.

L’invar est utilisé là où une stabilité dimensionnelle élevée est requise, comme les instruments de précision, les horloges. Les alliages à faible coefficient de dilatation constituent l’essentiel des bimétalliques et des thermostats. L’invar lui-même est encore utilisé aujourd’hui dans un grand nombre d’appareils électroménagers, des fers à repasser et grille-pain électriques aux cuisinières à gaz et aux coupures de sécurité incendie. Les invars peuvent également être utilisés dans les joints verre-métal et les composants électroniques et radio. Presque tous les condenseurs variables sont en Invar. Les jambes de force des moteurs à réaction sont en Invar pour assurer la rigidité aux changements de température.

Propriétés des alliages de nickel

Les propriétés des matériaux sont des propriétés intensives, c’est-à-dire qu’elles sont indépendantes de la quantité de masse et peuvent varier d’un endroit à l’autre du système à tout moment. La base de la science des matériaux consiste à étudier la structure des matériaux et à les relier à leurs propriétés (mécaniques, électriques, etc.). Une fois qu’un spécialiste des matériaux connaît cette corrélation structure-propriété, il peut ensuite étudier les performances relatives d’un matériau dans une application donnée. Les principaux déterminants de la structure d’un matériau et donc de ses propriétés sont ses éléments chimiques constitutifs et la manière dont il a été transformé en sa forme finale.

Propriétés mécaniques des alliages de nickel

Les matériaux sont fréquemment choisis pour diverses applications car ils présentent des combinaisons souhaitables de caractéristiques mécaniques. Pour les applications structurelles, les propriétés des matériaux sont cruciales et les ingénieurs doivent en tenir compte.

Résistance des alliages de nickel

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

La résistance à la traction ultime du constantan – 45Ni-55Cu dépend fortement de la procédure de traitement thermique, mais pour l’alliage recuit, elle est d’environ 420 MPa.

La résistance à la traction ultime est le maximum sur la courbe technique de contrainte-déformation. Cela correspond à la contrainte maximale qui peut être soutenu par une structure en tension. La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou même en « l’ultime ». Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera. Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d’élasticité (jusqu’à 50 à 60 % de plus que le rendement pour certains types de métaux). Lorsqu’un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale se réduit localement. La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime. Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après que la résistance ultime a été atteinte. C’est une propriété intensive; sa valeur ne dépend donc pas de la taille de l’éprouvette. Cependant, cela dépend d’autres facteurs, tels que la préparation de l’échantillon, température de l’environnement et du matériau d’essai. Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour un aluminium jusqu’à 3000 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Limite d’élasticité

La limite d’élasticité du constantan – 45Ni-55Cu dépend fortement de la procédure de traitement thermique, mais pour l’alliage recuit, elle est d’environ 150 MPa.

La limite d’ élasticité est le point sur une courbe contrainte-déformation qui indique la limite du comportement élastique et le début du comportement plastique. Limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. Avant la limite d’élasticité, le matériau se déforme élastiquement et reprend sa forme d’origine lorsque la contrainte appliquée est supprimée. Une fois la limite d’élasticité dépassée, une partie de la déformation sera permanente et irréversible. Certains aciers et autres matériaux présentent un comportement appelé phénomène de limite d’élasticité. Les limites d’élasticité varient de 35 MPa pour un aluminium à faible résistance à plus de 1400 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Module de Young

Le module de Young du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 162 GPa.

Le module de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu’à une contrainte limite, une caisse pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d’un cristal se déplacent de leur position d’équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit. Selon la loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique), et la pente est le module de Young. Le module de Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

Dureté des alliages de nickel

La dureté Rockwell du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 50 HRB.

Le test de dureté Rockwell est l’un des tests de dureté par indentation les plus courants, qui a été développé pour les tests de dureté. Contrairement au test Brinell, le testeur Rockwell mesure la profondeur de pénétration d’un pénétrateur sous une charge importante (charge majeure) par rapport à la pénétration faite par une précharge (charge mineure). La charge mineure établit la position zéro. La charge majeure est appliquée, puis retirée tout en maintenant la charge mineure. La différence entre la profondeur de pénétration avant et après l’application de la charge principale est utilisée pour calculer le  nombre de dureté Rockwell. C’est-à-dire que la profondeur de pénétration et la dureté sont inversement proportionnelles. Le principal avantage de la dureté Rockwell est sa capacité à afficher directement les valeurs de dureté. Le résultat est un nombre sans dimension noté HRA, HRB, HRC, etc., où la dernière lettre est l’échelle Rockwell respective.

Le test Rockwell C est réalisé avec un pénétrateur Brale (cône diamant 120°) et une charge majeure de 150kg.

Propriétés thermiques des alliages de nickel

Les propriétés thermiques des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leur thermodynamics/thermodynamic-properties/what-is-temperature-physics/ »>température et à l’application de chaleur. Lorsqu’un solide absorbe de thermodynamics/what-is-energy-physics/ »>l’énergie sous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent. Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

La capacité calorifique, la dilatation thermique et la conductivité thermique sont des propriétés qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion des alliages de nickel

Le point de fusion du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 1210°C.

En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Conductivité thermique des alliages de nickel

La conductivité thermique du constantan – 45Ni-55Cu est de 21 W/(mK).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T). Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Coefficient de température de résistance de Constantan

Le coefficient de température de résistance (TCR), qui décrit à quel point sa valeur change lorsque sa température change, du constantan – 45Ni-55Cu est de ± 30 ppm/°C. Il est généralement exprimé en ppm/°C (parties par million par degré centigrade).

Coefficient de dilatation thermique de Constantan

Le coefficient linéaire de dilatation thermique du constantan entre 25 et 105 °C est de 14,9 x 10^-6 K^-1.

Le coefficient linéaire de dilatation thermique de l’invar – FeNi36 à 25 à 105 °C est d’environ 1,2 x 10^-6 K^-1 (1,2 ppm/°C).

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température. La dilatation thermique est courante pour les solides, les liquides et les gaz. Contrairement aux gaz ou aux liquides, les matériaux solides ont tendance à conserver leur forme lorsqu’ils subissent une dilatation thermique. Un coefficient de dilatation linéaire est généralement utilisé pour décrire la dilatation d’un solide, tandis qu’un coefficient de dilatation volumique est plus utile pour un liquide ou un gaz.

Le coefficient de dilatation thermique linéaire est défini comme suit:

où L est une mesure de longueur particulière et dL/dT est le taux de changement de cette dimension linéaire par unité de changement de température.

Résistivité électrique de Constantan

La résistivité électrique du constantan – 45Ni-55Cu est de 4,9 x 10⁻⁷ Ω·m, suffisamment élevée pour obtenir des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles.

La résistivité électrique et son inverse, la conductivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la force avec laquelle il résiste ou conduit le flux de courant électrique. Une faible résistivité indique un matériau qui permet facilement la circulation du courant électrique. Le symbole de la résistivité est généralement la lettre grecque ρ (rho). L’unité SI de résistivité électrique est l’ohmmètre (Ω⋅m). Notez que la résistivité électrique n’est pas la même chose que la résistance électrique. La résistance électrique est exprimée en Ohms. Alors que la résistivité est une propriété matérielle, la résistance est la propriété d’un objet.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
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González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Alliages

Les alliages de titane sont des métaux qui contiennent un mélange de titane et d’autres éléments chimiques. Ces alliages ont une résistance à la traction et une ténacité très élevées (même à des températures extrêmes). Ils sont légers, ont une résistance à la corrosion extraordinaire et la capacité de résister à des températures extrêmes.

Types d’alliages de titane

Le titane existe sous deux formes cristallographiques. À température ambiante, le titane non allié (commercialement pur) a une structure cristalline hexagonale compacte (hcp) appelée phase alpha (α). Lorsque la température du titane pur atteint 885 °C (appelée température β transus du titane), la structure cristalline se transforme en une structure bcc connue sous le nom de phase bêta (β). Les éléments d’alliage augmentent ou abaissent la température pour la transformation α en β, de sorte que les éléments d’alliage dans le titane sont classés comme stabilisants α ou stabilisants β. Par exemple, le vanadium, le niobium et le molybdène diminuent la température de transformation α en β et favorisent la formation de la phase β.

• Alliages Alpha. Les alliages alpha contiennent des éléments tels que l’aluminium et l’étain et sont préférés pour les applications à haute température en raison de leurs caractéristiques de fluage supérieures. Ces éléments α-stabilisateurs agissent en inhibant le changement de la température de transformation de phase ou en la faisant augmenter. L’absence de transition ductile à fragile, une caractéristique des alliages β, rend les alliages α adaptés aux applications cryogéniques. D’autre part, ils ne peuvent pas être renforcés par un traitement thermique car l’alpha est la phase stable et ils ne sont donc pas aussi résistants que les alliages bêta.
• Alliages bêta. Les alliages bêta contiennent des éléments de transition tels que le vanadium, le niobium et le molybdène, qui ont tendance à diminuer la température de la transition de phase α à β. Les alliages bêta ont une excellente trempabilité et répondent facilement au traitement thermique. Ces matériaux sont hautement forgeables et présentent des ténacités à la rupture élevées. Par exemple, la résistance à la traction ultime de l’alliage de titane à haute résistance – TI-10V-2Fe-3Al est d’environ 1200 MPa.
• Alliage Alpha + Bêta. Les alliages alpha + bêta ont des compositions qui supportent un mélange de phases α et β et peuvent contenir entre 10 et 50 % de phase β à température ambiante. L’alliage α + β le plus courant est le Ti-6Al-4V. La résistance de ces alliages peut être améliorée et contrôlée par un traitement thermique. Les exemples incluent: Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V-ELI, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-7Nb.

Alliage de titane de grade 5 – Ti-6Al-4V

Le grade 5 est l’alliage le plus couramment utilisé et il s’agit d’un alliage alpha + bêta. L’alliage de grade 5 représente 50 % de l’utilisation totale de titane dans le monde. Il a une composition chimique de 6% d’aluminium, 4% de vanadium, 0,25% (maximum) de fer, 0,2% (maximum) d’oxygène et le reste de titane. Généralement, le Ti-6Al-4V est utilisé dans des applications jusqu’à 400 degrés Celsius. Il a une densité d’environ 4420 kg/m ³ . Il est nettement plus résistant que le titane commercialement pur (grades 1 à 4) en raison de sa possibilité d’être traité thermiquement. Cette nuance est une excellente combinaison de résistance, de résistance à la corrosion, de soudure et de fabricabilité. C’est le premier choix pour de nombreux domaines d’applications:

• Turbines d’avion
• Composants du moteur
• Composants structuraux d’aéronefs
• Attaches aérospatiales
• Pièces automatiques performantes
• Applications marines

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
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Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
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JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

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Alliages de titane  » style= »plat » background= »#ffffff » color= »#606060″ size= »5″ radius= »10″ icon= »icône : lien » icon_color= »#5d5d5d » text_shadow= »0px 0px 0px #000000″ ][/su_button]

Les alliages à base de nickel (par exemple les alliages Fe-Cr-Ni(Mo)) présentent une excellente ductilité et ténacité, même à des niveaux de résistance élevés et ces propriétés sont conservées jusqu’à de basses températures. Le nickel et ses alliages sont très résistants à la corrosion dans de nombreux environnements, notamment ceux qui sont basiques (alcalins). Le nickel réduit également la dilatation thermique pour une meilleure stabilité dimensionnelle. Le nickel est l’élément de base des superalliages. Ces métaux ont une excellente résistance à la déformation par fluage thermique et conservent leur rigidité, leur résistance, leur ténacité et leur stabilité dimensionnelle à des températures beaucoup plus élevées que les autres matériaux de structure aérospatiaux.

• Superalliages à base de nickel. Les superalliages à base de nickel constituent actuellement plus de 50 % du poids des moteurs d’avions avancés. Les superalliages à base de nickel comprennent les alliages renforcés en solution solide et les alliages durcissables par vieillissement. Les alliages durcissables par vieillissement consistent en une matrice austénitique (fcc) dispersée avec précipitation cohérente d’un Ni ₃(Al,Ti) intermétallique de structure fcc. Les superalliages à base de Ni sont des alliages avec du nickel en tant qu’élément d’alliage principal qui sont préférés comme matériau de lame dans les applications décrites précédemment, plutôt que des superalliages à base de Co ou de Fe. Ce qui est important pour les superalliages à base de Ni, c’est leur résistance élevée, leur résistance au fluage et à la corrosion à haute température. Il est courant de couler des aubes de turbine sous forme solidifiée directionnellement ou sous forme monocristalline. Les aubes monocristallines sont principalement utilisées dans la première rangée de l’étage de turbine.
• Argent nickel. Le maillechort, également connu sous le nom d’argent allemand, de laiton nickelé ou d’alpaga, est un alliage de cuivre avec du nickel et souvent du zinc. Par exemple, l’alliage de cuivre nickel argent 65-12 UNS C75700 a une bonne résistance à la corrosion et au ternissement, et une formabilité élevée. Le maillechort est nommé en raison de son aspect argenté, mais il ne contient pas d’argent élémentaire à moins qu’il ne soit plaqué.
• Constantan. Le constantan est un alliage cuivre-nickel composé généralement de 55% de cuivre et de 45% de nickel et de quantités mineures spécifiques d’éléments supplémentaires pour obtenir des valeurs précises (presque constantes) du coefficient de température de résistivité. Cela signifie que sa principale caractéristique est la faible variation thermique de sa résistivité, qui est constante sur une large plage de températures. D’autres alliages avec des coefficients de température également bas sont connus, comme le manganin. Cet alliage a une résistivité électrique élevée (4,9 x 10⁻⁷ Ω·m), suffisamment élevé pour obtenir des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles, le coefficient de température de résistance le plus bas et la FEM thermique la plus élevée (également connue sous le nom d’effet Seebeck) contre le platine de l’un des alliages cuivre-nickel. En raison des deux premières de ces propriétés, il est utilisé pour les résistances électriques, et en raison de la dernière propriété, pour les thermocouples. Les thermocouples sont des appareils électriques constitués de deux conducteurs électriques dissemblables formant une jonction électrique. Un thermocouple produit une tension dépendant de la température en raison de l’effet thermoélectrique, et cette tension peut être interprétée pour mesurer la température.

Propriétés des Alliages de Nickel

Les propriétés des matériaux sont des propriétés intensives , c’est-à-dire qu’elles sont indépendantes de la quantité de masse et peuvent varier d’un endroit à l’autre du système à tout moment. La base de la science des matériaux consiste à étudier la structure des matériaux et à les relier à leurs propriétés (mécaniques, électriques, etc.). Une fois qu’un spécialiste des matériaux connaît cette corrélation structure-propriété, il peut ensuite étudier les performances relatives d’un matériau dans une application donnée. Les principaux déterminants de la structure d’un matériau et donc de ses propriétés sont ses éléments chimiques constitutifs et la manière dont il a été transformé en sa forme finale.

Propriétés mécaniques des alliages de nickel

Les matériaux sont fréquemment choisis pour diverses applications car ils présentent des combinaisons souhaitables de caractéristiques mécaniques. Pour les applications structurelles, les propriétés des matériaux sont cruciales et les ingénieurs doivent en tenir compte.

Résistance des alliages de nickel

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

La résistance à la traction ultime du constantan – 45Ni-55Cu dépend fortement de la procédure de traitement thermique, mais pour l’alliage recuit, elle est d’environ 420 MPa.

Résistance à la traction ultime du superalliage – Inconel 718 dépend du processus de traitement thermique, mais il est d’environ 1200 MPa.

La résistance à la traction ultime est le maximum sur la courbe technique de contrainte-déformation. Cela correspond à la contrainte maximale qui peut être soutenu par une structure en tension. La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou même en « l’ultime ». Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera. Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d’élasticité (jusqu’à 50 à 60 % de plus que le rendement pour certains types de métaux). Lorsqu’un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale se réduit localement. La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime. Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après que la résistance ultime a été atteinte. C’est une propriété intensive; sa valeur ne dépend donc pas de la taille de l’éprouvette. Cependant, cela dépend d’autres facteurs, tels que la préparation de l’échantillon, température de l’environnement et du matériau d’essai. Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour un aluminium jusqu’à 3000 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Limite d’élasticité

La limite d’élasticité du constantan – 45Ni-55Cu dépend fortement de la procédure de traitement thermique, mais pour l’alliage recuit, elle est d’environ 150 MPa.

Limite d’élasticité du superalliage – Inconel 718 dépend du processus de traitement thermique, mais il est d’environ 1030 MPa.

La limite d’ élasticité est le point sur une courbe contrainte-déformation qui indique la limite du comportement élastique et le début du comportement plastique. Limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. Avant la limite d’élasticité, le matériau se déforme élastiquement et reprend sa forme d’origine lorsque la contrainte appliquée est supprimée. Une fois la limite d’élasticité dépassée, une partie de la déformation sera permanente et irréversible. Certains aciers et autres matériaux présentent un comportement appelé phénomène de limite d’élasticité. Les limites d’élasticité varient de 35 MPa pour un aluminium à faible résistance à plus de 1400 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Module de Young

Le module de Young du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 162 GPa.

Le module de Young du superalliage – Inconel 718 est de 200 GPa.

Le module de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu’à une contrainte limite, une caisse pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d’un cristal se déplacent de leur position d’équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit. Selon la loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique), et la pente est le module de Young. Le module de Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

Dureté des alliages de nickel

La dureté Rockwell du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 50 HRB.

La dureté Brinell du superalliage – Inconel 718 dépend du processus de traitement thermique, mais elle est d’environ 330 MPa.

Le test de dureté Rockwell est l’un des tests de dureté par indentation les plus courants, qui a été développé pour les tests de dureté. Contrairement au test Brinell, le testeur Rockwell mesure la profondeur de pénétration d’un pénétrateur sous une charge importante (charge majeure) par rapport à la pénétration faite par une précharge (charge mineure). La charge mineure établit la position zéro. La charge majeure est appliquée, puis retirée tout en maintenant la charge mineure. La différence entre la profondeur de pénétration avant et après l’application de la charge principale est utilisée pour calculer le  nombre de dureté Rockwell. C’est-à-dire que la profondeur de pénétration et la dureté sont inversement proportionnelles. Le principal avantage de la dureté Rockwell est sa capacité à afficher directement les valeurs de dureté. Le résultat est un nombre sans dimension noté HRA, HRB, HRC, etc., où la dernière lettre est l’échelle Rockwell respective.

Le test Rockwell C est réalisé avec un pénétrateur Brale (cône diamant 120°) et une charge majeure de 150kg.

Propriétés thermiques des alliages de nickel

Les propriétés thermiques des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leur  thermodynamics/thermodynamic-properties/what-is-temperature-physics/ »>température et à l’application de chaleur. Lorsqu’un solide absorbe de thermodynamics/what-is-energy-physics/ »>l’énergie sous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent. Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

La capacité calorifique, la dilatation thermique et la conductivité thermique sont des propriétés qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion des alliages de nickel

Le point de fusion du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 1210 °C.

Le point de fusion du superalliage – l’acier Inconel 718 est d’environ 1400 °C.

En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Conductivité thermique des alliages de nickel

La conductivité thermique du constantan – 45Ni-55Cu est de 21 W/(mK).

La conductivité thermique du superalliage – Inconel 718 est de 6,5 W/(mK).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T). Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Coefficient de température de résistance de Constantan

Le coefficient de température de résistance (TCR), qui décrit à quel point sa valeur change lorsque sa température change, du constantan – 45Ni-55Cu est de ± 30 ppm/°C. Il est généralement exprimé en ppm/°C (parties par million par degré centigrade).

Coefficient de dilatation thermique de Constantan

Le coefficient linéaire de dilatation thermique du constantan entre 25 et 105 °C est de 14,9 x 10^-6 K^-1.

Le coefficient linéaire de dilatation thermique de l’invar – FeNi36 à 25 à 105 °C est d’environ 1,2 x 10^-6 K ^-1 (1,2 ppm/°C).

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température. La dilatation thermique est courante pour les solides, les liquides et les gaz. Contrairement aux gaz ou aux liquides, les matériaux solides ont tendance à conserver leur forme lorsqu’ils subissent une dilatation thermique. Un coefficient de dilatation linéaire est généralement utilisé pour décrire la dilatation d’un solide, tandis qu’un coefficient de dilatation volumique est plus utile pour un liquide ou un gaz.

Le coefficient de dilatation thermique linéaire est défini comme suit:

où L est une mesure de longueur particulière et dL/dT est le taux de changement de cette dimension linéaire par unité de changement de température.

Résistivité électrique de Constantan

La résistivité électrique du constantan – 45Ni-55Cu est de 4,9 x 10⁻⁷ Ω·m, suffisamment élevée pour obtenir des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles.

La résistivité électrique et son inverse, la conductivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la force avec laquelle il résiste ou conduit le flux de courant électrique. Une faible résistivité indique un matériau qui permet facilement la circulation du courant électrique. Le symbole de la résistivité est généralement la lettre grecque ρ (rho). L’unité SI de résistivité électrique est l’ohmmètre (Ω⋅m). Notez que la résistivité électrique n’est pas la même chose que la résistance électrique. La résistance électrique est exprimée en Ohms. Alors que la résistivité est une propriété matérielle, la résistance est la propriété d’un objet.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
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JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

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Alliages de nickel  » style= »plat » background= »#ffffff » color= »#606060″ size= »5″ radius= »10″ icon= »icône : lien » icon_color= »#5d5d5d » text_shadow= »0px 0px 0px #000000″ ][/su_button]

Le nickel est un métal brillant blanc argenté avec une légère teinte dorée. Le nickel est l’un des éléments d’alliage les plus courants. Environ 65 % de la production de nickel est utilisée dans les aciers inoxydables. Étant donné que le nickel ne forme aucun composé de carbure dans l’acier, il reste en solution dans la ferrite, renforçant et durcissant ainsi la phase de ferrite. Les aciers au nickel sont facilement traités thermiquement car le nickel réduit la vitesse de refroidissement critique.

Les alliages à base de nickel (par exemple les alliages Fe-Cr-Ni(Mo)) présentent une excellente ductilité et ténacité, même à des niveaux de résistance élevés et ces propriétés sont conservées jusqu’à de basses températures. Le nickel et ses alliages sont très résistants à la corrosion dans de nombreux environnements, notamment ceux qui sont basiques (alcalins). Le nickel réduit également la dilatation thermique pour une meilleure stabilité dimensionnelle. Le nickel est l’élément de base des superalliages. Ces métaux ont une excellente résistance à la déformation par fluage thermique et conservent leur rigidité, leur résistance, leur ténacité et leur stabilité dimensionnelle à des températures beaucoup plus élevées que les autres matériaux de structure aérospatiaux.

Types d’alliages de nickel

Superalliages à base de nickel

Les superalliages à base de nickel constituent actuellement plus de 50 % du poids des moteurs d’avions avancés. Les superalliages à base de nickel comprennent les alliages renforcés en solution solide et les alliages durcissables par vieillissement. Les alliages durcissables par vieillissement consistent en une matrice austénitique (fcc) dispersée avec précipitation cohérente d’un Ni₃ (Al,Ti) intermétallique de structure fcc. Les superalliages à base de Ni sont des alliages avec du nickel en tant qu’élément d’alliage principal qui sont préférés comme matériau de lame dans les applications décrites précédemment, plutôt que des superalliages à base de Co ou de Fe. Ce qui est important pour les superalliages à base de Ni, c’est leur résistance élevée, leur résistance au fluage et à la corrosion à haute température. Il est courant de couler des aubes de turbine sous forme solidifiée directionnellement ou sous forme monocristalline. Les aubes monocristallines sont principalement utilisées dans la première rangée de l’étage de turbine.

Par exemple, Inconel est une marque déposée de Special Metals pour une famille de superalliages austénitiques à base de nickel-chrome. L’Inconel 718 est un superalliage à base de nickel qui possède des propriétés de haute résistance et une résistance aux températures élevées. Il démontre également une protection remarquable contre la corrosion et l’oxydation. La résistance à haute température de l’Inconel est développée par un renforcement en solution solide ou un durcissement par précipitation, selon l’alliage. L’Inconel 718 est composé de 55 % de nickel, 21 % de chrome, 6 % de fer et de petites quantités de manganèse, de carbone et de cuivre.

Argent Nickel

Le maillechort, également connu sous le nom d’argent allemand, de laiton nickelé ou d’alpaga, est un alliage de cuivre avec du nickel et souvent du zinc. Par exemple, l’alliage de cuivre nickel argent 65-12 UNS C75700 a une bonne résistance à la corrosion et au ternissement, et une formabilité élevée. Le maillechort est nommé en raison de son aspect argenté, mais il ne contient pas d’argent élémentaire à moins qu’il ne soit plaqué.

Constantan

Le constantan est un alliage cuivre-nickel composé généralement de 55% de cuivre et de 45% de nickel et de quantités mineures spécifiques d’éléments supplémentaires pour obtenir des valeurs précises (presque constantes) du coefficient de température de résistivité. Cela signifie que sa principale caractéristique est la faible variation thermique de sa résistivité, qui est constante sur une large plage de températures. D’autres alliages avec des coefficients de température également bas sont connus, comme le manganin.

Cet alliage a une résistivité électrique élevée (4,9 x 10⁻⁷ Ω·m), suffisamment élevée pour atteindre des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles, le coefficient de température de résistance le plus bas et la FEM thermique la plus élevée (également connue sous le nom d’effet Seebeck) contre le platine de n’importe lequel des alliages cuivre-nickel. En raison des deux premières de ces propriétés, il est utilisé pour les résistances électriques, et en raison de la dernière propriété, pour les thermocouples. Les thermocouples sont des appareils électriques constitués de deux conducteurs électriques dissemblables formant une jonction électrique. Un thermocouple produit une tension dépendant de la température en raison de l’effet thermoélectrique, et cette tension peut être interprétée pour mesurer la température.

Par exemple, le constantan est l’élément négatif du thermocouple de type J, le fer étant le positif. Les thermocouples de type J sont utilisés dans les applications de traitement thermique. De plus, Constantan est l’élément négatif du thermocouple de type T avec le cuivre le positif. Ces thermocouples sont utilisés à des températures cryogéniques.

Dans les réacteurs nucléaires, les thermocouples sont positionnés à des emplacements présélectionnés pour mesurer la température de sortie du liquide de refroidissement de l’assemblage combustible pour une utilisation dans la surveillance du partage de puissance radiale du cœur et du liquide de refroidissement. Mais dans ce cas, les thermocouples doivent résister à l’irradiation neutronique, donc le type E (chromel-alumel) ou d’autres thermocouples spéciaux sont préférés.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
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Le constantan est un alliage cuivre-nickel composé généralement de 55% de cuivre et de 45% de nickel et de quantités mineures spécifiques d’éléments supplémentaires pour obtenir des valeurs précises (presque constantes) du coefficient de température de résistivité. Cela signifie que sa principale caractéristique est la faible variation thermique de sa résistivité, qui est constante sur une large plage de températures. D’autres alliages avec des coefficients de température également bas sont connus, comme le manganin.

Force de Constantan – 45Ni-55Cu

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

La résistance à la traction ultime du constantan – 45Ni-55Cu dépend fortement de la procédure de traitement thermique, mais pour l’alliage recuit, elle est d’environ 420 MPa.

La résistance à la traction ultime est le maximum sur la courbe technique de contrainte-déformation. Cela correspond à la contrainte maximale qui peut être soutenu par une structure en tension. La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou même en « l’ultime ». Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera. Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d’élasticité (jusqu’à 50 à 60 % de plus que le rendement pour certains types de métaux). Lorsqu’un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale se réduit localement. La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime. Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après que la résistance ultime a été atteinte. C’est une propriété intensive; sa valeur ne dépend donc pas de la taille de l’éprouvette. Cependant, cela dépend d’autres facteurs, tels que la préparation de l’échantillon, température de l’environnement et du matériau d’essai. Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour un aluminium jusqu’à 3000 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Limite d’élasticité

La limite d’élasticité du constantan – 45Ni-55Cu dépend fortement de la procédure de traitement thermique, mais pour l’alliage recuit, elle est d’environ 150 MPa.

La limite d’ élasticité est le point sur une courbe contrainte-déformation qui indique la limite du comportement élastique et le début du comportement plastique. Limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. Avant la limite d’élasticité, le matériau se déforme élastiquement et reprend sa forme d’origine lorsque la contrainte appliquée est supprimée. Une fois la limite d’élasticité dépassée, une partie de la déformation sera permanente et irréversible. Certains aciers et autres matériaux présentent un comportement appelé phénomène de limite d’élasticité. Les limites d’élasticité varient de 35 MPa pour un aluminium à faible résistance à plus de 1400 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Module de Young

Le module de Young du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 162 GPa.

Le module de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu’à une contrainte limite, une caisse pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d’un cristal se déplacent de leur position d’équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit. Selon la loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique), et la pente est le module de Young. Le module de Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

Dureté du Constantan – 45Ni-55Cu

La dureté Rockwell du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 50 HRB.

Le test de dureté Rockwell est l’un des tests de dureté par indentation les plus courants, qui a été développé pour les tests de dureté. Contrairement au test Brinell, le testeur Rockwell mesure la profondeur de pénétration d’un pénétrateur sous une charge importante (charge majeure) par rapport à la pénétration faite par une précharge (charge mineure). La charge mineure établit la position zéro. La charge majeure est appliquée, puis retirée tout en maintenant la charge mineure. La différence entre la profondeur de pénétration avant et après l’application de la charge principale est utilisée pour calculer le nombre de dureté Rockwell. C’est-à-dire que la profondeur de pénétration et la dureté sont inversement proportionnelles. Le principal avantage de la dureté Rockwell est sa capacité à afficher directement les valeurs de dureté. Le résultat est un nombre sans dimension noté HRA, HRB, HRC, etc., où la dernière lettre est l’échelle Rockwell respective.

Le test Rockwell C est réalisé avec un pénétrateur Brale (cône diamant 120°) et une charge majeure de 150kg.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Alliages de nickel  » style= »plat » background= »#ffffff » color= »#606060″ size= »5″ radius= »10″ icon= »icône : lien » icon_color= »#5d5d5d » text_shadow= »0px 0px 0px #000000″ ][/su_button]

Le constantan est un alliage cuivre-nickel composé généralement de 55% de cuivre et de 45% de nickel et de quantités mineures spécifiques d’éléments supplémentaires pour obtenir des valeurs précises (presque constantes) du coefficient de température de résistivité. Cela signifie que sa principale caractéristique est la faible variation thermique de sa résistivité, qui est constante sur une large plage de températures. D’autres alliages avec des coefficients de température également bas sont connus, comme le manganin.

Cet alliage a une résistivité électrique élevée (4,9 x 10⁻⁷ Ω·m), suffisamment élevée pour atteindre des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles, le coefficient de température de résistance le plus bas et la FEM thermique la plus élevée (également connue sous le nom d’effet Seebeck) contre le platine de n’importe lequel des alliages cuivre-nickel. En raison des deux premières de ces propriétés, il est utilisé pour les résistances électriques, et en raison de la dernière propriété, pour les thermocouples. Les thermocouples sont des appareils électriques constitués de deux conducteurs électriques dissemblables formant une jonction électrique. Un thermocouple produit une tension dépendant de la température en raison de l’effet thermoélectrique, et cette tension peut être interprétée pour mesurer la température.

Par exemple, le constantan est l’élément négatif du thermocouple de type J, le fer étant le positif. Les thermocouples de type J sont utilisés dans les applications de traitement thermique. De plus, Constantan est l’élément négatif du thermocouple de type T avec le cuivre le positif. Ces thermocouples sont utilisés à des températures cryogéniques.

Dans les réacteurs nucléaires, les thermocouples sont positionnés à des emplacements présélectionnés pour mesurer la température de sortie du liquide de refroidissement de l’assemblage combustible pour une utilisation dans la surveillance du partage de puissance radiale du cœur et du liquide de refroidissement. Mais dans ce cas, les thermocouples doivent résister à l’irradiation neutronique, donc le type E (chromel-alumel) ou d’autres thermocouples spéciaux sont préférés.

Propriétés du Constantan – 45Ni-55Cu

Les propriétés des matériaux sont des propriétés intensives, c’est-à-dire qu’elles sont indépendantes de la quantité de masse et peuvent varier d’un endroit à l’autre du système à tout moment. La base de la science des matériaux consiste à étudier la structure des matériaux et à les relier à leurs propriétés (mécaniques, électriques, etc.). Une fois qu’un spécialiste des matériaux connaît cette corrélation structure-propriété, il peut ensuite étudier les performances relatives d’un matériau dans une application donnée. Les principaux déterminants de la structure d’un matériau et donc de ses propriétés sont ses éléments chimiques constitutifs et la manière dont il a été transformé en sa forme finale.

Propriétés mécaniques du Constantan – 45Ni-55Cu

Les matériaux sont fréquemment choisis pour diverses applications car ils présentent des combinaisons souhaitables de caractéristiques mécaniques. Pour les applications structurelles, les propriétés des matériaux sont cruciales et les ingénieurs doivent en tenir compte.

Force de Constantan – 45Ni-55Cu

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

La résistance à la traction ultime du constantan – 45Ni-55Cu dépend fortement de la procédure de traitement thermique, mais pour l’alliage recuit, elle est d’environ 420 MPa.

La résistance à la traction ultime est le maximum sur la courbe technique de contrainte-déformation. Cela correspond à la contrainte maximale qui peut être soutenu par une structure en tension. La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou même en « l’ultime ». Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera. Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d’élasticité (jusqu’à 50 à 60 % de plus que le rendement pour certains types de métaux). Lorsqu’un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale se réduit localement. La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime. Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après que la résistance ultime a été atteinte. C’est une propriété intensive; sa valeur ne dépend donc pas de la taille de l’éprouvette. Cependant, cela dépend d’autres facteurs, tels que la préparation de l’échantillon, température de l’environnement et du matériau d’essai. Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour un aluminium jusqu’à 3000 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Limite d’élasticité

La limite d’élasticité du constantan – 45Ni-55Cu dépend fortement de la procédure de traitement thermique, mais pour l’alliage recuit, elle est d’environ 150 MPa.

La limite d’ élasticité est le point sur une courbe contrainte-déformation qui indique la limite du comportement élastique et le début du comportement plastique. Limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. Avant la limite d’élasticité, le matériau se déforme élastiquement et reprend sa forme d’origine lorsque la contrainte appliquée est supprimée. Une fois la limite d’élasticité dépassée, une partie de la déformation sera permanente et irréversible. Certains aciers et autres matériaux présentent un comportement appelé phénomène de limite d’élasticité. Les limites d’élasticité varient de 35 MPa pour un aluminium à faible résistance à plus de 1400 MPa pour les aciers à très haute résistance.

Module de Young

Le module de Young du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 162 GPa.

Le module de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction. Jusqu’à une contrainte limite, une caisse pourra retrouver ses dimensions au retrait de la charge. Les contraintes appliquées font que les atomes d’un cristal se déplacent de leur position d’équilibre. Tous les atomes sont déplacés de la même quantité et conservent toujours leur géométrie relative. Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit. Selon la loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique), et la pente est le module de Young. Le module de Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

Dureté du Constantan – 45Ni-55Cu

La dureté Rockwell du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 50 HRB.

Le test de dureté Rockwell est l’un des tests de dureté par indentation les plus courants, qui a été développé pour les tests de dureté. Contrairement au test Brinell, le testeur Rockwell mesure la profondeur de pénétration d’un pénétrateur sous une charge importante (charge majeure) par rapport à la pénétration faite par une précharge (charge mineure). La charge mineure établit la position zéro. La charge majeure est appliquée, puis retirée tout en maintenant la charge mineure. La différence entre la profondeur de pénétration avant et après l’application de la charge principale est utilisée pour calculer le nombre de dureté Rockwell. C’est-à-dire que la profondeur de pénétration et la dureté sont inversement proportionnelles. Le principal avantage de la dureté Rockwell est sa capacité à afficher directement les valeurs de dureté. Le résultat est un nombre sans dimension noté HRA, HRB, HRC, etc., où la dernière lettre est l’échelle Rockwell respective.

Le test Rockwell C est réalisé avec un pénétrateur Brale (cône diamant 120°) et une charge majeure de 150kg.

Propriétés thermiques du Constantan – 45Ni-55Cu

Les propriétés thermiques  des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leur  thermodynamics/thermodynamic-properties/what-is-temperature-physics/ »>température et à l’application de chaleur. Lorsqu’un solide absorbe de thermodynamics/what-is-energy-physics/ »>l’énergie sous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent. Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

La capacité calorifique, la dilatation thermique et la conductivité thermique sont des propriétés qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion de Constantan – 45Ni-55Cu

Le point de fusion du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 1210°C.

En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Conductivité thermique de Constantan – 45Ni-55Cu

La conductivité thermique du constantan – 45Ni-55Cu est de 21 W/(mK).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T). Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Coefficient de température de résistance de Constantan

Le coefficient de température de résistance (TCR), qui décrit à quel point sa valeur change lorsque sa température change, du constantan – 45Ni-55Cu est de ± 30 ppm/°C. Il est généralement exprimé en ppm/°C (parties par million par degré centigrade).

Coefficient de dilatation thermique de Constantan

Le coefficient linéaire de dilatation thermique du constantan entre 25 et 105°C est de 14,9 x 10^-6 K^-1.

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température. La dilatation thermique est courante pour les solides, les liquides et les gaz. Contrairement aux gaz ou aux liquides, les matériaux solides ont tendance à conserver leur forme lorsqu’ils subissent une dilatation thermique. Un coefficient de dilatation linéaire est généralement utilisé pour décrire la dilatation d’un solide, tandis qu’un coefficient de dilatation volumique est plus utile pour un liquide ou un gaz.

Le coefficient de dilatation thermique linéaire est défini comme suit:

où L est une mesure de longueur particulière et dL/dT est le taux de changement de cette dimension linéaire par unité de changement de température.

Résistivité électrique de Constantan

La résistivité électrique du constantan – 45Ni-55Cu est de 4,9 x 10⁻⁷ Ω·m, suffisamment élevée pour obtenir des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles.

La résistivité électrique et son inverse, la conductivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la force avec laquelle il résiste ou conduit le flux de courant électrique. Une faible résistivité indique un matériau qui permet facilement la circulation du courant électrique. Le symbole de la résistivité est généralement la lettre grecque ρ (rho). L’unité SI de résistivité électrique est l’ohmmètre (Ω⋅m). Notez que la résistivité électrique n’est pas la même chose que la résistance électrique. La résistance électrique est exprimée en Ohms. Alors que la résistivité est une propriété matérielle, la résistance est la propriété d’un objet.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Alliages de nickel  » style= »plat » background= »#ffffff » color= »#606060″ size= »5″ radius= »10″ icon= »icône : lien » icon_color= »#5d5d5d » text_shadow= »0px 0px 0px #000000″ ][/su_button]

Le constantan est un alliage cuivre-nickel composé généralement de 55% de cuivre et de 45% de nickel et de quantités mineures spécifiques d’éléments supplémentaires pour obtenir des valeurs précises (presque constantes) du coefficient de température de résistivité. Cela signifie que sa principale caractéristique est la faible variation thermique de sa résistivité, qui est constante sur une large plage de températures. D’autres alliages avec des coefficients de température également bas sont connus, comme le manganin.

Cet alliage a une résistivité électrique élevée (4,9 x 10⁻⁷ Ω·m), suffisamment élevée pour atteindre des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles, le coefficient de température de résistance le plus bas et la FEM thermique la plus élevée (également connue sous le nom d’effet Seebeck) contre le platine de n’importe lequel des alliages cuivre-nickel. En raison des deux premières de ces propriétés, il est utilisé pour les résistances électriques, et en raison de la dernière propriété, pour les thermocouples. Les thermocouples sont des appareils électriques constitués de deux conducteurs électriques dissemblables formant une jonction électrique. Un thermocouple produit une tension dépendant de la température en raison de l’effet thermoélectrique, et cette tension peut être interprétée pour mesurer la température.

Par exemple, le constantan est l’élément négatif du thermocouple de type J, le fer étant le positif. Les thermocouples de type J sont utilisés dans les applications de traitement thermique. De plus, Constantan est l’élément négatif du thermocouple de type T avec le cuivre le positif. Ces thermocouples sont utilisés à des températures cryogéniques.

Dans les réacteurs nucléaires, les thermocouples sont positionnés à des emplacements présélectionnés pour mesurer la température de sortie du liquide de refroidissement de l’assemblage combustible pour une utilisation dans la surveillance du partage de puissance radiale du cœur et du liquide de refroidissement. Mais dans ce cas, les thermocouples doivent résister à l’irradiation neutronique, donc le type E (chromel-alumel) ou d’autres thermocouples spéciaux sont préférés.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
Alliages de nickel  » style= »plat » background= »#ffffff » color= »#606060″ size= »5″ radius= »10″ icon= »icône : lien » icon_color= »#5d5d5d » text_shadow= »0px 0px 0px #000000″ ][/su_button]

Le constantan est un alliage cuivre-nickel composé généralement de 55% de cuivre et de 45% de nickel et de quantités mineures spécifiques d’éléments supplémentaires pour obtenir des valeurs précises (presque constantes) du coefficient de température de résistivité. Cela signifie que sa principale caractéristique est la faible variation thermique de sa résistivité, qui est constante sur une large plage de températures. D’autres alliages avec des coefficients de température également bas sont connus, comme le manganin.

Cet alliage a une résistivité électrique élevée (4,9 x 10⁻⁷ Ω·m), suffisamment élevée pour atteindre des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles, le coefficient de température de résistance le plus bas et la FEM thermique la plus élevée (également connue sous le nom d’effet Seebeck) contre le platine de n’importe lequel des alliages cuivre-nickel. En raison des deux premières de ces propriétés, il est utilisé pour les résistances électriques, et en raison de la dernière propriété, pour les thermocouples. Les thermocouples sont des appareils électriques constitués de deux conducteurs électriques dissemblables formant une jonction électrique. Un thermocouple produit une tension dépendant de la température en raison de l’effet thermoélectrique, et cette tension peut être interprétée pour mesurer la température.

Par exemple, le constantan est l’élément négatif du thermocouple de type J, le fer étant le positif. Les thermocouples de type J sont utilisés dans les applications de traitement thermique. De plus, Constantan est l’élément négatif du thermocouple de type T avec le cuivre le positif. Ces thermocouples sont utilisés à des températures cryogéniques.

Propriétés thermiques du Constantan – 45Ni-55Cu

Les propriétés thermiques des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leur thermodynamics/thermodynamic-properties/what-is-temperature-physics/ »>température et à l’application de chaleur. Lorsqu’un solide absorbe de thermodynamics/what-is-energy-physics/ »>l’énergie sous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent. Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

La capacité calorifique, la dilatation thermique et la conductivité thermique sont des propriétés qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion de Constantan – 45Ni-55Cu

Le point de fusion du constantan – 45Ni-55Cu est d’environ 1210 °C.

En général, la fusion est un changement de phase d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le point de fusion d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Conductivité thermique de Constantan – 45Ni-55Cu

La conductivité thermique du constantan – 45Ni-55Cu est de 21 W/(mK).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T). Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Coefficient de température de résistance de Constantan

Le coefficient de température de résistance (TCR), qui décrit à quel point sa valeur change lorsque sa température change, du constantan – 45Ni-55Cu est de ± 30 ppm/°C. Il est généralement exprimé en ppm/°C (parties par million par degré centigrade).

Coefficient de dilatation thermique de Constantan

Le coefficient linéaire de dilatation thermique du constantan entre 25 et 105 °C est de 14,9 x 10^-6 K^-1.

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température. La dilatation thermique est courante pour les solides, les liquides et les gaz. Contrairement aux gaz ou aux liquides, les matériaux solides ont tendance à conserver leur forme lorsqu’ils subissent une dilatation thermique. Un coefficient de dilatation linéaire est généralement utilisé pour décrire la dilatation d’un solide, tandis qu’un coefficient de dilatation volumique est plus utile pour un liquide ou un gaz.

Le coefficient de dilatation thermique linéaire est défini comme suit:

où L est une mesure de longueur particulière et dL/dT est le taux de changement de cette dimension linéaire par unité de changement de température.

Résistivité électrique de Constantan

La résistivité électrique du constantan – 45Ni-55Cu est de 4,9 x 10⁻⁷ Ω·m, suffisamment élevée pour obtenir des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles.

La résistivité électrique et son inverse, la conductivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la force avec laquelle il résiste ou conduit le flux de courant électrique. Une faible résistivité indique un matériau qui permet facilement la circulation du courant électrique. Le symbole de la résistivité est généralement la lettre grecque ρ (rho). L’unité SI de résistivité électrique est l’ohmmètre (Ω⋅m). Notez que la résistivité électrique n’est pas la même chose que la résistance électrique. La résistance électrique est exprimée en Ohms. Alors que la résistivité est une propriété matérielle, la résistance est la propriété d’un objet.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
US Department of Energy, Material Science. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus:
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L’Invar est un groupe d’alliages nickel-fer à faible dilatation thermique constitués principalement de nickel et de fer (par exemple FeNi36). Le nom Invar vient du mot invariable, faisant référence à son manque relatif d’expansion ou de contraction avec les changements de température. L’alliage Invar est ductile et facilement soudable, et l’usinabilité est similaire à celle de l’acier inoxydable austénitique.

L’invar est utilisé là où une stabilité dimensionnelle élevée est requise, comme les instruments de précision, les horloges. Les alliages à faible coefficient de dilatation constituent l’essentiel des bimétalliques et des thermostats. L’invar lui-même est encore utilisé aujourd’hui dans un grand nombre d’appareils électroménagers, des fers à repasser et grille-pain électriques aux cuisinières à gaz et aux coupures de sécurité incendie. Les invars peuvent également être utilisés dans les joints verre-métal et les composants électroniques et radio. Presque tous les condenseurs variables sont en Invar. Les jambes de force des moteurs à réaction sont en Invar pour assurer la rigidité aux changements de température.

Coefficient de dilatation thermique de l’Invar

Le coefficient linéaire de dilatation thermique de l’invar – FeNi36 à 25 à 105 °C est d’environ 1,2 x 10^-6 K^-1 (1,2 ppm/°C).

Le coefficient linéaire de dilatation thermique du constantan entre 25 et 105 °C est de 14,9 x 10^-6 K^-1.

La dilatation thermique  est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température. La dilatation thermique est courante pour les solides, les liquides et les gaz. Contrairement aux gaz ou aux liquides, les matériaux solides ont tendance à conserver leur forme lorsqu’ils subissent une dilatation thermique. Un coefficient de dilatation linéaire est généralement utilisé pour décrire la dilatation d’un solide, tandis qu’un coefficient de dilatation volumique est plus utile pour un liquide ou un gaz.

Le coefficient de dilatation thermique linéaire est défini comme suit:

où  L  est une mesure de longueur particulière et  dL/dT  est le taux de changement de cette dimension linéaire par unité de changement de température.

Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 and 2. Janvier 1993.
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En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
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JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

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