Nick Connor

À propos du Vanadium

Le vanadium est un métal de transition dur, gris argenté, ductile et malléable. Le métal élémentaire se trouve rarement dans la nature, mais une fois isolé artificiellement, la formation d’une couche d’oxyde (passivation) stabilise quelque peu le métal libre contre une oxydation supplémentaire.

Résumé

Élément	Vanadium
Numéro atomique	23
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	6,11 g/cm3
Résistance à la traction ultime	800 MPa
Limite d’élasticité	770 MPa
Module de Young	128 GPa
Échelle de Mohs	6,7
Dureté Brinell	650 MPa
Dureté Vickers	630 MPa
Point de fusion	1910°C
Point d’ébullition	3407°C
Conductivité thermique	30,7 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	8,4 µm/mK
Chaleur spécifique	0,49 J/g·K
Température de fusion	20,9 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	0,452 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	197
Susceptibilité magnétique	+255e-6cm^3/mol

Applications du Vanadium

Le vanadium est principalement utilisé pour produire des alliages d’acier spéciaux tels que les aciers à outils rapides et certains alliages d’aluminium. Le vanadium est généralement ajouté à l’acier pour inhiber la croissance des grains pendant le traitement thermique. En contrôlant la croissance des grains, il améliore à la fois la résistance et la ténacité des aciers trempés et revenus. Le vanadium est ajouté pour favoriser la résistance à l’abrasion et produire des carbures durs et stables qui, n’étant que partiellement solubles, libèrent peu de carbone dans la matrice. Le composé de vanadium industriel le plus important, le pentoxyde de vanadium, est utilisé comme catalyseur pour la production d’acide sulfurique. La batterie redox au vanadium pour le stockage d’énergie pourrait être une application importante à l’avenir.

Production et prix du Vanadium

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Vanadium pur se situaient autour de 2200 $/kg.

Le vanadium est naturellement présent dans environ 65 minéraux et dans les gisements de combustibles fossiles. Il est produit en Chine et en Russie à partir de laitier de fonderie d’acier. D’autres pays le produisent soit directement à partir de la magnétite, de la poussière de combustion du pétrole lourd, soit comme sous-produit de l’extraction de l’uranium. Les réserves mondiales de vanadium (la partie de la ressource de vanadium identifiée qui répond aux critères physiques et chimiques minimaux spécifiés liés aux pratiques actuelles d’extraction et de production) sont estimées à environ 15 millions de tonnes métriques et elles sont probablement suffisantes pour répondre aux besoins en vanadium du siècle prochain au taux de consommation actuel.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Vanadium

Force du Vanadium

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. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La 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.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Vanadium

La résistance à la traction ultime du vanadium est de 800 MPa.

Limite d’élasticité du Vanadium

La limite d’élasticité du vanadium  est de 770 MPa.

Module de Young du Vanadium

Le module de Young du vanadium est de 128 GPa.

Dureté du Vanadium

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du vanadium est d’environ 650 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du vanadium est d’environ 630 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’ échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le vanadium a une dureté d’environ 6,7.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Vanadium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du vanadium est une structure cubique centrée.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Vanadium

Force des éléments

Propriétés thermiques du Vanadium

Vanadium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du vanadium est de 1910°C.

Le point d’ébullition du vanadium est de 3407°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Vanadium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du vanadium est de 30,7 W/(m·K).

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.

Coefficient de dilatation thermique du Vanadium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du vanadium est  de 8,4 µm/(m·K)

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.

Vanadium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du vanadium est de 0,49 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du vanadium est de 20,9 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du vanadium est de 0,452 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Vanadium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Vanadium

La résistivité électrique du vanadium est de 197 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le vanadium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Vanadium

La susceptibilité magnétique du vanadium est de +255e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du vanadium en réponse à un champ magnétique appliqué.

À propos du Chrome

Le chrome est un métal gris acier, brillant, dur et cassant qui prend un poli élevé, résiste au ternissement et a un point de fusion élevé. Un développement majeur a été la découverte que l’acier pouvait être rendu hautement résistant à la corrosion et à la décoloration en ajoutant du chrome métallique pour former de l’acier inoxydable.

Résumé

Élément	Chrome
Numéro atomique	24
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	7,14 g/cm3
Résistance à la traction ultime	550 MPa
Limite d’élasticité	131 MPa
Module de Young	279 GPa
Échelle de Mohs	8,5
Dureté Brinell	1120 MPa
Dureté Vickers	1060 MPa
Point de fusion	1907°C
Point d’ébullition	2671°C
Conductivité thermique	93,7 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	4,9 µm/mK
Chaleur spécifique	0,45 J/g·K
Température de fusion	16,9 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	344,3 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	125
Susceptibilité magnétique	+ 280e-6 cm^3/mol

Applications du Chrome

Le chrome est l’un des métaux industriels les plus importants et indispensables en raison de sa dureté et de sa résistance à la corrosion. Mais il est utilisé pour plus que la production d’acier inoxydable et d’alliages non ferreux ; il est également utilisé pour créer des pigments et des produits chimiques utilisés pour traiter le cuir. En métallurgie, le chrome augmente la dureté, la résistance et la résistance à la corrosion. L’effet de renforcement de la formation de carbures métalliques stables aux joints de grains et la forte augmentation de la résistance à la corrosion ont fait du chrome un matériau d’alliage important pour l’acier. De manière générale, la concentration spécifiée pour la plupart des grades est d’environ 4 %. Ce niveau semble donner le meilleur équilibre entre dureté et ténacité. Le chrome joue un rôle important dans le mécanisme de durcissement et est considéré comme irremplaçable. A des températures plus élevées, le chrome contribue à une résistance accrue. Il est habituellement utilisé pour des applications de cette nature en conjonction avec du molybdène. La résistance des aciers inoxydables est basée sur la passivation. Pour que la passivation se produise et reste stable, l’alliage Fe-Cr doit avoir une teneur minimale en chrome d’environ 11 % en poids, au-dessus de laquelle la passivation peut se produire et en dessous de laquelle elle est impossible.

 

 

Production et prix du Chrome

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Chrome pur se situaient autour de 100 $/kg.

Le chrome est extrait sous forme de minerai de chromite. Globalement, ce minerai est disponible en Inde, en Afrique du Sud, en Finlande, au Zimbabwe, au Kazakhstan et aux Philippines. Commercialement, le chrome est produit à partir de chromite en utilisant des réactions silicothermiques ou aluminothermiques. Des processus de torréfaction et de lixiviation sont également utilisés.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Chrome

Force du Chrome

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. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La 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.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Chrome

La résistance à la traction ultime du chrome est de 550 MPa.

Limite d’élasticité du Chrome

La limite d’élasticité du chrome  est de 131 MPa.

Module de Young du Chrome

Le module de Young du chrome est de 279 GPa.

Dureté du Chrome

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du chrome est d’environ 1120 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du chrome est d’environ 1060 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le chrome a une dureté d’environ 8,5.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Chrome – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du chrome est une structure cubique centrée.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Chrome

Propriétés thermiques du Chrome

Chrome – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du chrome est de 1907°C.

Le point d’ébullition du chrome est de 2671°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Chrome – Conductivité thermique

La conductivité thermique du chrome est de 93,7 W/(m·K).

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.

Coefficient de dilatation thermique du Chrome

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du chrome est  de 4,9 µm/(m·K)

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.

Chrome – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du chrome est de 0,45 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du chrome est de 16,9 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du chrome est de 344,3 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Chrome – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Chrome

La résistivité électrique du chrome est de 125 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le chrome conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Chrome

La susceptibilité magnétique du chrome est de +280e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du chrome en réponse à un champ magnétique appliqué.

À propos du Manganèse

Le manganèse est un métal avec d’importantes utilisations dans les alliages métalliques industriels, en particulier dans les aciers inoxydables.

Résumé

Élément	Manganèse
Numéro atomique	25
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	7,47 g/cm3
Résistance à la traction ultime	650 MPa
Limite d’élasticité	230 MPa
Module de Young	198 GPa
Échelle de Mohs	6
Dureté Brinell	200 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	1246°C
Point d’ébullition	2061°C
Conductivité thermique	7,82 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	21,7 µm/mK
Chaleur spécifique	0,48 J/g·K
Température de fusion	12,05 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	266 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	1440
Susceptibilité magnétique	+529e-6cm^3/mol

Applications du Manganèse

Le manganèse est un agent d’alliage important. Près de 90 % du manganèse produit annuellement est utilisé dans la production d’acier. Dans les aciers, le manganèse améliore les qualités de laminage et de forgeage, ainsi que la résistance, la ténacité, la rigidité, la résistance à l’usure, la dureté et la trempabilité. La deuxième plus grande application du manganèse concerne les alliages d’aluminium. L’aluminium avec environ 1,5% de manganèse a une résistance accrue à la corrosion grâce à des grains qui absorbent les impuretés qui conduiraient à la corrosion galvanique. Le manganèse peut être transformé en de nombreux composés utiles. Par exemple, l’oxyde de manganèse, qui peut être utilisé dans les engrais et la céramique.

 

 

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Manganèse

Force du Manganèse

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. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La 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.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Manganèse

La résistance à la traction ultime du manganèse est de 650 MPa.

Limite d’élasticité du Manganèse

La limite d’élasticité du manganèse  est de 230 MPa.

Module de Young du Manganèse

Le module de Young du manganèse est de 198 GPa.

Dureté du Manganèse

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du manganèse est d’environ 200 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du manganèse est d’environ N/A.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le manganèse a une dureté d’environ 6.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Manganèse – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du manganèse est la structure cubique centrée sur le corps.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Manganèse

Propriétés thermiques du Manganèse

Manganèse – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du manganèse est de 1246°C.

Le point d’ébullition du manganèse est de 2061°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Manganèse – Conductivité thermique

La conductivité thermique du manganèse est de 7,82 W/(m·K).

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.

Coefficient de dilatation thermique du manganèse

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du manganèse est  de 21,7 µm/(m·K)

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.

Manganèse – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du manganèse est de 0,48 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du manganèse est de 12,05 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du manganèse est de 266 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Manganèse – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un  champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment  à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Manganèse

La résistivité électrique du manganèse est de 1440 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le manganèse conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Manganèse

La susceptibilité magnétique du manganèse est de +529e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du manganèse en réponse à un champ magnétique appliqué.

À propos du Fer

Le fer est un métal de la première série de transition. C’est en masse l’élément le plus courant sur Terre, formant une grande partie du noyau externe et interne de la Terre. C’est le quatrième élément le plus commun de la croûte terrestre. Son abondance dans les planètes rocheuses comme la Terre est due à sa production abondante par fusion dans des étoiles de grande masse.

Résumé

Élément	Fer
Numéro atomique	26
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	7,874 g/cm3
Résistance à la traction ultime	540 MPa
Limite d’élasticité	50 MPa
Module de Young	211 GPa
Échelle de Mohs	4,5
Dureté Brinell	490 MPa
Dureté Vickers	608 MPa
Point de fusion	1538°C
Point d’ébullition	2861°C
Conductivité thermique	80,2 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	11,8 µm/mK
Chaleur spécifique	0,44 J/g·K
Température de fusion	13,8 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	349,6 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	96,1
Susceptibilité magnétique	N / A

Applications du Fer

Le fer est utilisé dans de nombreux secteurs tels que l’électronique, la fabrication, l’automobile, la construction et le bâtiment. Le fer est le plus largement utilisé de tous les métaux, représentant plus de 90 % de la production mondiale de métaux. Son faible coût et sa haute résistance en font souvent le matériau de choix pour résister aux contraintes ou transmettre des forces, telles que la construction de machines et de machines-outils, de rails, d’automobiles, de coques de navires, de barres d’armature en béton et de la charpente porteuse des bâtiments. . Étant donné que le fer pur est assez doux, il est le plus souvent combiné avec des éléments d’alliage pour fabriquer de l’acier. Les aciers sont des alliages fer-carbone qui peuvent contenir des concentrations appréciables d’autres éléments d’alliage. L’ajout d’une petite quantité de carbone non métallique au fer échange sa grande ductilité contre une plus grande résistance. En raison de sa très grande résistance, mais toujours d’une ténacité substantielle et de sa capacité à être fortement altérée par un traitement thermique, l’acier est l’un des alliages ferreux les plus utiles et les plus courants dans l’utilisation moderne. Il existe des milliers d’alliages qui ont des compositions et/ou des traitements thermiques différents. Les propriétés mécaniques sont sensibles à la teneur en carbone, qui est normalement inférieure à 1,0 % en poids.

 

 

Production et prix du Fer

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du fer pur étaient d’environ 0,0675 $/kg.

De nos jours, la production industrielle de fer ou d’acier se compose de deux étapes principales. Dans la première étape, le minerai de fer est réduit avec du coke dans un haut fourneau et le métal en fusion est séparé des impuretés brutes telles que les minéraux silicatés. Cette étape donne un alliage – la fonte brute. La fonte brute, également connue sous le nom de fonte brute, est produite par le procédé de haut fourneau et contient jusqu’à 4 à 5 % de carbone, avec de petites quantités d’autres impuretés telles que le soufre, le magnésium, le phosphore et le manganèse. Les principales régions minières de fer sont la Chine, l’Australie, le Brésil, la Russie et l’Ukraine. La production annuelle mondiale de minerai de fer est d’environ 1600 millions de tonnes.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Fer

Force du Fer

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. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La 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.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Fer

La résistance à la traction ultime du fer est de 540 MPa.

Limite d’élasticité du Fer

La limite d’élasticité du fer  est de 50 MPa.

Module de Young du Fer

Le module de Young du fer est de 211 GPa.

Dureté du Fer

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du fer est d’environ 490 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du fer est d’environ 608 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le fer a une dureté d’environ 4,5.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Fer – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du fer est une structure cubique centrée sur le corps.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Fer

Propriétés thermiques du Fer

Fer – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du fer est de 1538°C.

Le point d’ébullition du fer est de 2861°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Fer – Conductivité thermique

La conductivité thermique du fer est de 80,2 W/(m·K).

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.

Coefficient de dilatation thermique du Fer

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du fer est de 11,8 µm/(m·K)

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.

Fer – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du fer est de 0,44 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du fer est de 13,8 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du fer est de 349,6 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Fer – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué . Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Fer

La résistivité électrique du fer est de 96,1 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la façon dont le fer conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Fer

La susceptibilité magnétique du fer est N/A.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du fer en réponse à un champ magnétique appliqué.

À propos de Cobalt

Le cobalt se trouve dans la croûte terrestre uniquement sous forme chimiquement combinée, à l’exception de petits gisements trouvés dans des alliages de fer météorique naturel. L’élément libre, produit par fusion réductrice, est un métal gris argenté dur et brillant.

Résumé

Élément	Cobalt
Numéro atomique	27
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	8,9 g/cm3
Résistance à la traction ultime	800 MPa
Limite d’élasticité	220 MPa
Module de Young	209 GPa
Échelle de Mohs	5
Dureté Brinell	800 MPa
Dureté Vickers	1040 MPa
Point de fusion	1495°C
Point d’ébullition	2927°C
Conductivité thermique	100W/mK
Coefficient de dilatation thermique	13 µm/mK
Chaleur spécifique	0,42 J/g·K
Température de fusion	16,19 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	376,5 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	62,4
Susceptibilité magnétique	N / A

Applications du Cobalt

Le cobalt a été utilisé dans de nombreuses applications industrielles, commerciales et militaires. Le cobalt est principalement utilisé dans les batteries lithium-ion et dans la fabrication d’alliages magnétiques, résistants à l’usure et à haute résistance. Superalliages à base de cobalt. Cette classe d’alliages est relativement nouvelle. En 2006, Sato et al. découvert une nouvelle phase dans le système Co–Al–W. Contrairement aux autres superalliages, les alliages à base de cobalt se caractérisent par une matrice austénitique renforcée en solution solide (fcc) dans laquelle une faible quantité de carbure est distribuée. Bien qu’ils ne soient pas utilisés commercialement dans la mesure des superalliages à base de Ni, les éléments d’alliage trouvés dans les alliages à base de Co de recherche sont C, Cr, W, Ni, Ti, Al, Ir et Ta. Ils possèdent une meilleure soudabilité et une meilleure résistance à la fatigue thermique par rapport à l’alliage à base de nickel. En outre, ils ont une excellente résistance à la corrosion à haute température (980-1100°C) en raison de leur teneur en chrome plus élevée. Plusieurs composés du cobalt sont des catalyseurs d’oxydation. Les catalyseurs typiques sont les carboxylates de cobalt (appelés savons de cobalt). Ils sont également utilisés dans les peintures, les vernis et les encres comme « agents de séchage » par l’oxydation des huiles siccatives.

 

 

Production et prix du Cobalt

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Cobalt pur se situaient autour de 210 $/kg.

En 2016, 116 000 tonnes de cobalt ont été utilisées. Les principaux minerais de cobalt sont la cobaltite, l’érythrite, le glaucodot et la skutterudite (voir ci-dessus), mais la plupart du cobalt est obtenu en réduisant les sous-produits de cobalt de l’extraction et de la fusion du nickel et du cuivre. Étant donné que le cobalt est généralement produit en tant que sous-produit, l’approvisionnement en cobalt dépend dans une large mesure de la faisabilité économique de l’extraction du cuivre et du nickel sur un marché donné.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Cobalt

Force du Cobalt

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. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La 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.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Cobalt

La résistance à la traction ultime du cobalt est de 800 MPa.

Limite d’élasticité du Cobalt

La limite d’élasticité du cobalt  est de 220 MPa.

Module de Young du Cobalt

Le module de Young du cobalt est de 209 GPa.

Dureté du Cobalt

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du cobalt est d’environ 800 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du cobalt est d’environ 1040 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le cobalt a une dureté d’environ 5.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Cobalt – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du cobalt est une structure hexagonale compacte.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Cobalt

Propriétés thermiques du Cobalt

 

Cobalt – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du cobalt est de 1495°C.

Le point d’ébullition du cobalt est de 2927°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Cobalt – Conductivité thermique

La conductivité thermique du cobalt est de 100 W/(m·K).

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.

Coefficient de dilatation thermique du Cobalt

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du cobalt est  de 13 µm/(m·K)

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.

Cobalt – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du cobalt est de 0,42 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du cobalt est de 16,19 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du cobalt est de 376,5 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Cobalt – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes  qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique .

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Cobalt

La résistivité électrique du cobalt est de 62,4 nΩ⋅m.

La conductivité électrique  et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le cobalt conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Cobalt

La susceptibilité magnétique du cobalt est N/A.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du cobalt en réponse à un champ magnétique appliqué.

À propos du Nickel

Le nickel est un métal brillant blanc argenté avec une légère teinte dorée. Le nickel fait partie des métaux de transition et est dur et ductile.

Résumé

Élément	Nickel
Numéro atomique	28
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	8,908 g/cm3
Résistance à la traction ultime	345 MPa
Limite d’élasticité	70 MPa
Module de Young	200 GPa
Échelle de Mohs	4
Dureté Brinell	700 MPa
Dureté Vickers	640 MPa
Point de fusion	1455°C
Point d’ébullition	2730°C
Conductivité thermique	90,7 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	13,4 µm/mK
Chaleur spécifique	0,44 J/g·K
Température de fusion	17,47 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	370,4 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	69,3
Susceptibilité magnétique	N / A

Applications du Nickel

La production mondiale de nickel est actuellement utilisée comme suit : 68 % en acier inoxydable; 10 % en alliages non ferreux; 9 % en galvanoplastie; 7 % en acier allié; 3 % dans les fonderies; et 4 % d’autres utilisations (y compris les piles). Le nickel est utilisé comme constituant de différents types d’alliages; par exemple, Monel (matériau résistant à la corrosion), Nichrome (un alliage utilisé pour les éléments chauffants à résistance), Permalloy (un alliage à haute perméabilité magnétique à faible intensité de champ et faible perte d’hystérésis), cupronickel, acier inoxydable, maillechort, etc. 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 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.

 

 

Production et prix du Nickel

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Nickel pur se situaient autour de 77 $/kg.

Le nickel est extrait par torréfaction en NiO puis réduction avec du carbone. Le procédé Mond est utilisé pour fabriquer du nickel pur, dans lequel le nickel impur réagit avec le monoxyde de carbone (CO) pour former du Ni(CO)4, qui est ensuite décomposé à 200°C pour donner 99,99 % de Ni. On estime que plus de 2,7 millions de tonnes (t) de nickel par an sont extraites dans le monde, avec l’Indonésie (800 000 t), les Philippines (420 000 t), la Russie (270 000 t), la Nouvelle-Calédonie (220 000 t), l’Australie (180 000 t ) et le Canada (180 000 t) étant les plus gros producteurs en 2019.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Nickel

Force du 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. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La 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.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Nickel

La résistance à la traction ultime du nickel est de 345 MPa.

Limite d’élasticité du Nickel

La limite d’élasticité du nickel  est de 70 MPa.

Module de Young du Nickel

Le module de Young du nickel est de 200 GPa.

Dureté du Nickel

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du nickel est d’environ 700 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du nickel est d’environ 640 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le nickel a une dureté d’environ 4.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Nickel – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du nickel est la structure cubique face centrée.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Nickel

Propriétés thermiques du Nickel

Nickel – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du nickel est de 1455°C.

Le point d’ébullition du nickel est de 2730°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Nickel – Conductivité thermique

La conductivité thermique du nickel est de 90,7 W/(m·K).

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.

Coefficient de dilatation thermique du Nickel

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du nickel est de 13,4 µm/(m·K)

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.

Nickel – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du nickel est de 0,44 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du nickel est de 17,47 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du nickel est de 370,4 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Nickel – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Nickel

La résistivité électrique du nickel est de 69,3 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le nickel conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Nickel

La susceptibilité magnétique du nickel est N/A.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du nickel en réponse à un champ magnétique appliqué.