Rhénium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Rhénium

Le rhénium est un métal de transition blanc argenté, lourd, de troisième rangée du groupe 7 du tableau périodique.

Sommaire

Élément	Rhénium
Numéro atomique	75
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	21,02 g/cm3
Résistance à la traction ultime	1070 MPa
Limite d’élasticité	290 MPa
Module de Young	463 GPa
Échelle de Mohs	7
Dureté Brinell	1400 MPa
Dureté Vickers	2500 MPa
Point de fusion	3180°C
Point d’ébullition	5600°C
Conductivité thermique	48W/mK
Coefficient de dilatation thermique	6,2 µm/mK
Chaleur spécifique	0,13 J/g·K
Température de fusion	33,2 kJ/mole
Chaleur de vaporisation	715 kJ/mole
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	193
Susceptibilité magnétique	+67e-6cm^3/mol

Applications du Rhénium

Plus de 80 % de l’utilisation mondiale de rhénium est dans les superalliages à haute température pour les applications aéronautiques telles que les aubes de turbine et les pièces de moteur. Ces alliages contiennent jusqu’à 6% de rhénium, ce qui fait de la construction de moteurs à réaction la plus grande utilisation unique de l’élément. Le rhénium est ajouté aux superalliages à base de nickel pour améliorer la résistance au fluage des alliages. La demande restante provient principalement des industries pétrochimiques de raffinage. Les catalyseurs platine-rhénium qui sont principalement utilisés dans l’essence sans plomb à indice d’octane élevé sont une autre application majeure du rhénium.

 

 

Production et prix du Rhénium

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 Rhénium pur se situaient autour de 5400 $/kg.

En raison de la faible disponibilité par rapport à la demande, le rhénium est cher, le prix atteignant un niveau record en 2008/2009 de 10 600 USD le kilogramme (4 800 USD la livre). En raison de l’augmentation du recyclage du rhénium et d’une baisse de la demande de rhénium dans les catalyseurs, le prix du rhénium est tombé à 2 844 USD le kilogramme (1 290 USD la livre) en juillet 2018. Environ toute la production principale de rhénium (rhénium produit par extraction plutôt que par par recyclage) est un sous-produit de l’extraction du cuivre. La production mondiale totale se situe entre 40 et 50 tonnes/an ; les principaux producteurs sont au Chili, aux États-Unis, au Pérou et en Pologne.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Rhénium

Force du Rhénium

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 Rhénium

La résistance à la traction ultime du rhénium est de 1070 MPa.

Limite d’élasticité du Rhénium

La limite d’élasticité du rhénium est de 290 MPa.

Module de Young du Rhénium

Le module de Young du Rhénium est de 290 MPa.

Dureté du Rhénium

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 rhénium est d’environ 1400 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 rhénium est d’environ 2500 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 rhénium a une dureté d’environ 7.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Rhénium – Structure Cristalline

Une structure cristalline possible du rhénium 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 Rhénium

Propriétés thermiques du Rhénium

Rhénium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du rhénium est de 3180°C.

Le point d’ébullition du rhénium est de 5600°C.

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

Rhénium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du rhénium est de 48 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 Rhénium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du rhénium est  de 6,2 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.

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

La chaleur spécifique du rhénium est de 0,13 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 rhénium est de 33,2 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du rhénium est de 715 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.

Rhénium – 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 Rhénium

La résistivité électrique du rhénium est de 193 nΩ⋅m.

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

Susceptibilité magnétique du Rhénium

La susceptibilité magnétique du rhénium est de +67e-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 rhénium en réponse à un champ magnétique appliqué.