Samarium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Samarium

Le samarium est un membre typique de la série des lanthanides, c’est un métal argenté modérément dur qui s’oxyde facilement dans l’air. Le nom samarium vient du minéral samarskite dont il a été isolé. Bien que classé comme élément de terre rare, le samarium est le 40e élément le plus abondant de la croûte terrestre et est plus courant que des métaux tels que l’étain. Dans l’industrie nucléaire, en particulier le samarium naturel et artificiel 149 a un impact important sur le fonctionnement d’un réacteur nucléaire. Samarium 149 a une section efficace de capture de neutrons très importante (environ 42 000 granges). Étant donné que le samarium naturel contient environ 14 % de 149Sm, il peut être utilisé comme matériau absorbant dans les barres de contrôle.

Sommaire

Élément	Samarium
Numéro atomique	62
Catégorie d’élément	Métal de terre rare
Phase à STP	Solide
Densité	7,353 g/cm3
Résistance à la traction ultime	124 MPa
Limite d’élasticité	110 MPa
Module de Young	49,7 GPa
Échelle de Mohs	N / A
Dureté Brinell	441 MPa
Dureté Vickers	412 MPa
Point de fusion	1074°C
Point d’ébullition	1900°C
Conductivité thermique	13W/mK
Coefficient de dilatation thermique	12,7 µm/mK
Chaleur spécifique	0,2 J/g·K
Température de fusion	8,63 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	192 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	940
Susceptibilité magnétique	+1860e-6cm^3/mol

Applications du Samarium

Le samarium est principalement utilisé dans la préparation d’aimants en alliage samarium-cobalt pour les guitares électriques, les petits moteurs et les écouteurs. Les aimants au samarium-cobalt sont beaucoup plus puissants que les aimants en fer. Ils restent magnétiques à haute température et sont donc utilisés dans les applications micro-ondes. Ils ont permis la miniaturisation des appareils électroniques. Cependant, les aimants en néodyme sont maintenant plus couramment utilisés à la place. Son oxyde est utilisé pour la fabrication de verre spécial absorbant l’infrarouge pour les électrodes des lampes à arc de carbone. Il est utile pour doper les cristaux de fluorure de calcium utilisés dans les lasers optiques.

 

 

Production et prix du Samarium

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 Samarium pur se situaient autour de 1300 $/kg.

Le samarium se produit avec une concentration allant jusqu’à 2,8% dans plusieurs minéraux, notamment la cérite, la gadolinite, la samarskite, la monazite et la bastnäsite, les deux dernières étant les sources commerciales les plus courantes de l’élément. Ces minéraux se trouvent principalement en Chine, aux États-Unis, au Brésil, en Inde, au Sri Lanka et en Australie ; La Chine est de loin le leader mondial de l’extraction et de la production de samarium.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Samarium

Force du Samarium

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 Samarium

La résistance à la traction ultime du samarium est de 124 MPa.

Limite d’élasticité du Samarium

La limite d’élasticité du samarium  est de 110 MPa.

Module de Young du Samarium

Le module de Young du samarium est de 110 MPa.

Dureté du Samarium

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 samarium est d’environ 441 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 samarium est d’environ 412 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 samarium a une dureté d’environ N/A.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Samarium – Structure Cristalline

Une structure cristalline possible de Samarium est la structure  rhomboédrique.

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 Samarium

Propriétés thermiques du Samarium

Samarium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du Samarium est de 1074°C.

Le point d’ébullition du Samarium est de 1900°C.

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

Samarium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du Samarium est de 13 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 gaz), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Samarium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du Samarium est  de 12,7 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.

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

La chaleur spécifique du samarium est de 0,2 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 samarium est de 8,63 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du samarium est de 192 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.

Samarium – 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 Samarium

La résistivité électrique du Samarium est de  940 nΩ⋅m.

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

Susceptibilité magnétique du Samarium

La susceptibilité magnétique du samarium est de +1860e-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 samarium en réponse à un champ magnétique appliqué.