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Types d’alliages de magnésium – Définition

Les noms des alliages de magnésium sont souvent donnés par deux lettres suivies de deux chiffres. Les lettres indiquent les principaux éléments d’alliage (A = aluminium, Z = zinc, M = manganèse, S = silicium). Les chiffres indiquent les compositions nominales respectives des principaux éléments d’alliage. Types d’alliages de magnésium

Alliages de magnésiumLes alliages de magnésium sont des mélanges de magnésium et d’autres métaux d’alliage, généralement de l’aluminium, du zinc, du silicium, du manganèse, du cuivre et du zirconium. Étant donné que la caractéristique la plus remarquable du magnésium est sa densité, 1,7 g/cm3, ses alliages sont utilisés lorsque la légèreté est une considération importante (par exemple, dans les composants d’avions). Le magnésium a le point de fusion le plus bas (923 K (1202 °F)) de tous les métaux alcalino-terreux. Le magnésium pur a une structure cristalline HCP, est relativement mou et a un faible module élastique: 45 GPa. Les alliages de magnésium ont également une structure de réseau hexagonale, ce qui affecte les propriétés fondamentales de ces alliages. À température ambiante, le magnésium et ses alliages sont difficiles à travailler à froid en raison du fait que la déformation plastique du réseau hexagonal est plus compliquée que dans les métaux à réseau cubique comme l’aluminium, le cuivre et l’acier. Par conséquent, les alliages de magnésium sont généralement utilisés comme alliages coulés. Malgré la nature réactive de la poudre de magnésium pur, le magnésium métal et ses alliages ont une bonne résistance à la corrosion.

L’aluminium est l’élément d’alliage le plus courant. L’aluminium, le zinc, le zirconium et le thorium favorisent le durcissement par précipitation : le manganèse améliore la résistance à la corrosion ; et l’étain améliore la coulabilité.

Nous devons ajouter que le magnésium pur est hautement inflammable, en particulier lorsqu’il est réduit en poudre ou réduit en fines lamelles, bien qu’il soit difficile de s’enflammer en masse ou en vrac. Il produit une lumière blanche intense et brillante lorsqu’il brûle. Les températures de flamme du magnésium et de certains alliages de magnésium peuvent atteindre 3 100 °C. Le magnésium brûlant ou fondu réagit violemment avec l’eau. Une fois allumés, ces incendies sont difficiles à éteindre, car la combustion se poursuit dans l’azote (formant du nitrure de magnésium), du dioxyde de carbone (formant de l’oxyde de magnésium et du carbone) et de l’eau. Le magnésium en combustion peut être éteint à l’aide d’un extincteur à poudre chimique de classe D. Son inflammabilité est fortement réduite par une petite quantité de calcium dans l’alliage.

Types d’alliages de magnésium

Les noms des alliages de magnésium sont souvent donnés par deux lettres suivies de deux chiffres. Les lettres indiquent les principaux éléments d’alliage (A = aluminium, Z = zinc, M = manganèse, S = silicium). Les chiffres indiquent les compositions nominales respectives des principaux éléments d’alliage. Par exemple, l’alliage AZ81 est un alliage de magnésium avec environ 8 % d’aluminium et 1 % de zinc.

Alliage Magnox – AL80

Magnox, dont le nom est une abréviation de “magnésium non oxydant“, est un alliage à haute teneur en magnésium principalement de magnésium avec de petites quantités d’aluminium et d’autres métaux. Cet alliage, désigné sous le nom d’alliage AL80, est utilisé comme revêtement pour le combustible nucléaire utilisé dans les réacteurs de centrales électriques refroidis au gaz et modérés au graphite du Royaume-Uni du même nom. Les gaines en alliages de magnésium de type Magnox sont bien compatibles avec l’uranium métallique à des températures allant jusqu’à 500 °C et elles sont très résistantes à l’oxydation.

Ce matériau présente l’avantage d’une faible section efficace de capture neutronique, mais présente deux inconvénients majeurs:

  • Il limite la température maximale (à environ 415 °C), et donc le rendement thermique, de l’installation.
  • L’inconvénient de ces alliages est une forte tendance à la croissance des grains, à la perte des propriétés de résistance, à l’oxydation en présence de vapeur d’eau.

L’alliage magnox Al80 a une composition de 0,8 % d’aluminium et 0,004 % de béryllium.

Comme cela a été écrit, l’alliage magnox AL80 était principalement utilisé comme gaine de combustible dans les réacteurs de type Magnox. Le 30 décembre 2015, l’unité 1 de Wylfa, le dernier réacteur Magnox en activité au monde, a été fermée. Alors que la conception de Magnox était en cours de déploiement, des travaux étaient déjà en cours sur le réacteur avancé refroidi au gaz (AGR) avec l’intention explicite de rendre le système plus économique. La conception AGR a conservé le modérateur en graphite et le liquide de refroidissement au dioxyde de carbone du Magnox, mais a augmenté la température de fonctionnement du gaz de refroidissement pour améliorer les conditions de vapeur. Cette température accrue (environ 650 °C (1 202 °F)) améliorerait considérablement l’efficacité thermique de la centrale. Mais c’était trop chaud pour l’alliage magnox, et l’AGR avait initialement prévu d’utiliser un nouveau revêtement à base de béryllium, mais cela s’est avéré trop fragile. Celui-ci a été remplacé par un revêtement en acier inoxydable. Cependant, l’acier a une section efficace neutronique plus élevée et ce changement a nécessité l’utilisation d’un combustible à l’uranium légèrement enrichi pour compenser les sections efficaces d’absorption plus élevées.

Électron 21 – UNS M12310

En général, Elektron est la marque déposée d’une large gamme d’alliages de magnésium fabriqués par une société britannique Magnesium Elektron Limited. Elektron 21, désigné par UNS M12310, est l’un des alliages avec une excellente résistance à la corrosion et une excellente coulabilité. Les produits coulés possèdent une microstructure à grains fins et une étanchéité à la pression. Cet alliage peut être facilement usiné. Les applications incluent le sport automobile et l’aérospatiale, car il possède une résistance élevée, un poids léger et d’excellentes caractéristiques d’amortissement des vibrations.

Références :
Science des matériaux:

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

Voir ci-dessus:
Alliages de magnésium

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