Magnésium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Magnésium

Le magnésium est un solide gris brillant qui ressemble physiquement aux cinq autres éléments de la deuxième colonne (groupe 2 ou métaux alcalino-terreux) du tableau périodique : tous les éléments du groupe 2 ont la même configuration électronique dans la couche électronique externe et une structure cristalline similaire.

Résumé

Élément	Magnésium
Numéro atomique	12
Catégorie d’élément	Métal alcalino-terreux
Phase à STP	Solide
Densité	1,738 g/cm3
Résistance à la traction ultime	200 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module de Young	45 GPa
Échelle de Mohs	2,5
Dureté Brinell	260 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	649°C
Point d’ébullition	1090°C
Conductivité thermique	156 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	24,8 µm/mK
Chaleur spécifique	1,02 J/g·K
Température de fusion	8,954 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	127,4 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	43,9
Susceptibilité magnétique	+13.1e-6cm^3/mol

Applications du Magnésium

Le magnésium est le troisième métal de structure le plus couramment utilisé, après le fer et l’aluminium.[35] Les principales applications du magnésium sont, dans l’ordre : les alliages d’aluminium, le moulage sous pression (allié au zinc), l’élimination du soufre dans la production de fer et d’acier, et la production de titane dans le procédé Kroll. Les alliages de magnésium sont utilisés dans une grande variété d’applications structurelles et non structurelles. Les applications structurelles incluent les équipements automobiles, industriels, de manutention, commerciaux et aérospatiaux. Les alliages de magnésium sont utilisés pour les pièces qui fonctionnent à des vitesses élevées et doivent donc être légers pour minimiser les forces d’inertie. Les applications commerciales comprennent les outils portatifs, les ordinateurs portables, les bagages et les échelles, les automobiles (par exemple, les volants et les colonnes, les cadres de siège, les boîtiers de transmission). Magnox (alliage),

 

 

Production et prix du Magnésium

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 Magnésium pur se situaient autour de 37 $/kg.

Le magnésium est aujourd’hui obtenu principalement par électrolyse de sels de magnésium obtenus à partir de saumure, et est principalement utilisé comme composant dans les alliages aluminium-magnésium, parfois appelés magnalium ou magnélium. La production mondiale était d’environ 1 100 kt en 2017, l’essentiel étant produit en Chine (930 kt) et en Russie (60 kt). Le magnésium est moins dense que l’aluminium, et l’alliage est apprécié pour sa combinaison de légèreté et de résistance.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Magnésium

Force du Magnésium

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 Magnésium

La résistance à la traction ultime du magnésium est de 200 MPa.

Limite d’élasticité du Magnésium

La limite d’élasticité du magnésium  est N/A.

Module de Young du Magnésium

Le module de Young du Magnésium est de 45 GPa.

Dureté du Magnésium

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 magnésium est d’environ 260 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 magnésium 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 magnésium a une dureté d’environ 2,5.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Magnésium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du magnésium 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 Magnésium

Propriétés thermiques du Magnésium

Magnésium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du magnésium est de 649°C.

Le point d’ébullition du magnésium est de 1090°C.

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

Magnésium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du magnésium est de 156  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 Magnésium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du magnésium est de 24,8 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.

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

La chaleur spécifique du magnésium est de 1,02 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 magnésium est de 8,954 kJ/mol .

La chaleur latente de vaporisation du magnésium est de 127,4 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 attractives 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.

Magnésium – 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 Magnésium

La résistivité électrique du magnésium est de 43,9 nΩ⋅m.

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

Susceptibilité magnétique du Magnésium

La susceptibilité magnétique du magnésium est de +13,1e-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 magnésium en réponse à un champ magnétique appliqué.