Intermétallique

Un intermétallique (également appelé composé intermétallique , alliage intermétallique , alliage intermétallique ordonné et alliage ordonné à longue portée ) est un type d’ alliage métallique qui forme un composé à l’état solide ordonné entre deux ou plusieurs éléments métalliques. Les intermétalliques sont généralement durs et cassants, avec de bonnes propriétés mécaniques à haute température. ^{[1] [2] [3]} Ils peuvent être classés en composés intermétalliques stoechiométriques ou non stoechiométriques. ^[1]

Cr ₁₁ Ge ₁₉

Bien que le terme “composés intermétalliques”, tel qu’il s’applique aux phases solides, soit utilisé depuis de nombreuses années, son introduction a été regrettée, par exemple par Hume-Rothery en 1955. ^[4]

Définitions

Définition de la recherche

Schulze en 1967 ^[5] a défini les composés intermétalliques comme des phases solides contenant deux ou plusieurs éléments métalliques, avec éventuellement un ou plusieurs éléments non métalliques, dont la structure cristalline diffère de celle des autres constituants . Selon cette définition, sont inclus :

1. Composés d’ électrons (ou Hume-Rothery )
2. Taille des phases de conditionnement. par exemple les phases de Laves, les phases de Frank-Kasper et les phases de Nowotny
3. Phases de Zintl

La définition d’un métal comprend :

1. les métaux post-transition , c’est-à-dire l’aluminium , le gallium , l’ indium , le thallium , l’ étain , le plomb et le bismuth .
2. les métalloïdes , par exemple le silicium , le germanium , l’ arsenic , l’ antimoine et le tellure .

Les solutions solides homogènes et hétérogènes de métaux et les composés interstitiels (tels que les carbures et les nitrures ) sont exclus de cette définition. Cependant, les composés intermétalliques interstitiels sont inclus, de même que les alliages de composés intermétalliques avec un métal.

Usage commun

Dans l’usage courant, la définition de la recherche, y compris les métaux post-transition et les métalloïdes , est étendue pour inclure des composés tels que la cémentite , Fe ₃ C. Ces composés, parfois appelés composés interstitiels , peuvent être stoechiométriques et partagent des propriétés similaires aux composés intermétalliques définis. au dessus de.

Complexes

Le terme intermétallique est utilisé ^[6] pour décrire des composés impliquant deux ou plusieurs métaux tels que le complexe cyclopentadiényle Cp ₆ Ni ₂ Zn ₄ .

B2

Un composé intermétallique B2 a un nombre égal d’atomes de deux métaux tels que l’aluminium et le fer, disposés en deux réseaux cubiques simples interpénétrés des métaux composants. ^[7]

Propriétés et applications

Les composés intermétalliques sont généralement cassants à température ambiante et ont des points de fusion élevés. Les modes de clivage ou de fracture intergranulaire sont typiques des intermétalliques en raison des systèmes de glissement indépendants limités nécessaires à la déformation plastique. Cependant, il existe quelques exemples d’intermétalliques avec des modes de rupture ductiles tels que Nb–15Al–40Ti. D’autres intermétalliques peuvent présenter une ductilité améliorée en s’alliant avec d’autres éléments pour augmenter la cohésion des joints de grains. L’alliage d’autres matériaux tels que le bore pour améliorer la cohésion des joints de grains peut améliorer la ductilité de nombreux intermétalliques. ^[8] Ils offrent souvent un compromis entre les propriétés céramiques et métalliques lorsque la dureté et/ou la résistance aux hautes températures sont suffisamment importantes pour sacrifier une certaine ténacitéet facilité de traitement. Ils peuvent également afficher des propriétés magnétiques , supraconductrices et chimiques souhaitables, en raison de leur ordre interne fort et de leur liaison mixte ( métallique et covalente / ionique ), respectivement. Les intermétalliques ont donné lieu à divers développements de nouveaux matériaux. Quelques exemples incluent alnico et les matériaux de stockage d’hydrogène dans les batteries Nickel-hydrure métallique . Ni ₃ Al , qui est la phase de durcissement des superalliages à base de nickel bien connus , et les divers aluminures de titane ont également suscité l’intérêt pour les aubes de turbine .applications, tandis que ce dernier est également utilisé en très petites quantités pour le raffinage du grain des alliages de titane . Les siliciures , intermétalliques impliquant le silicium, sont utilisés comme couches barrières et de contact en microélectronique . ^[9]

Propriétés physiques des intermétalliques ^[1]

Composé intermétallique	Température de fusion (°C)	Densité (kg/ m3 )	Module de Young (GPa)
FeAl	1250-1400	5600	263
Ti 3 Al	1600	4200	210
MoSi 2	2020	6310	430

Exemples

1. Matériaux magnétiques, par exemple alnico , sendust , Permendur, FeCo, Terfenol-D
2. Supraconducteurs , par exemple phases A15 , Niobium-étain
3. Stockage d’hydrogène, par exemple les composés AB _{5 (} batteries nickel métal hydrure )
4. Alliages à mémoire de forme, par exemple Cu-Al-Ni (alliages de Cu ₃ Al et de nickel), Nitinol (NiTi)
5. Matériaux de revêtement, par exemple NiAl
6. Matériaux de structure à haute température , par exemple aluminure de nickel , Ni ₃ Al
7. Les amalgames dentaires , qui sont des alliages d’intermétalliques Ag ₃ Sn et Cu ₃ Sn
8. Contact de grille / Couche barrière pour la microélectronique , par exemple TiSi ₂ ^[10]
9. Phases laves (AB ₂ ), par exemple MgCu ₂ , MgZn ₂ et MgNi ₂ .

La formation d’intermétalliques peut causer des problèmes. Par exemple, les intermétalliques de l’or et de l’aluminium peuvent être une cause importante de défaillances des liaisons filaires dans les dispositifs semi -conducteurs et autres dispositifs microélectroniques . La gestion des intermétalliques est un enjeu majeur dans la fiabilité des soudures entre composants électroniques.

Particules intermétalliques

Les particules intermétalliques se forment souvent lors de la solidification des alliages métalliques et peuvent être utilisées comme mécanisme de renforcement de la dispersion . ^[1]

Histoire

Des exemples d’intermétalliques à travers l’histoire comprennent:

1. Laiton romain jaune , CuZn
2. Bronze chinois à haute teneur en étain , Cu ₃₁ Sn ₈
3. Type métal , SbSn

Le métal de type allemand est décrit comme se cassant comme du verre, ne se pliant pas, plus mou que le cuivre mais plus fusible que le plomb. ^[11] La formule chimique ne concorde pas avec celle ci-dessus ; cependant, les propriétés correspondent à un composé intermétallique ou à un alliage de celui-ci.

Voir également

• Alliages métalliques complexes
• Effet Kirkendall
• Acier maraging
• Métallurgie
• Solution solide

Références

• Gerhard Sauthoff : Intermétalliques, Wiley-VCH, Weinheim 1995, 165 pages
• Intermétalliques , Gerhard Sauthoff, Encyclopédie de chimie industrielle d’Ullmann, Wiley Interscience. (Abonnement requis)

1. ^ ^{un bcd Askeland , Donald} R.; Wright, Wendelin J. (janvier 2015). “11-2 Composés Intermétalliques”. La science et l’ingénierie des matériaux (septième éd.). Boston, Massachusetts. pp. 387–389. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750 .
2. ^ Panel sur le développement d’alliage intermétallique, Commission sur l’ingénierie et les systèmes techniques (1997). Développement d’ alliages intermétalliques : une évaluation de programme . Presse des académies nationales. p. 10. ISBN 0-309-52438-5. OCLC 906692179 .
3. ^ Soboyejo, WO (2003). “1.4.3 Intermétalliques”. Propriétés mécaniques des matériaux d’ingénierie . Marcel Deker. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090 .
4. ^ Electrons, atomes, métaux et alliages W. Hume-Rothery Editeur: The Louis Cassier Co. Ltd 1955
5. ^ GER Schulze: Metallphysik, Akademie-Verlag, Berlin 1967
6. ^ Coton, F. Albert ; Wilkinson, Geoffroy ; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6e éd.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
7. ^ “Ailes d’acier : Un alliage de fer et d’aluminium est aussi bon que le titane, à un dixième du coût” . L’Économiste . 7 février 2015 . Consulté le 5 février 2015 . E02715
8. ^ Soboyejo, WO (2003). “12.5 Fracture des Intermétalliques”. Propriétés mécaniques des matériaux d’ingénierie . Marcel Deker. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090 .
9. ^ SP Murarka, Théorie et pratique de la métallisation pour VLSI et ULSI . Butterworth-Heinemann, Boston, 1993.
10. ^ Milton Ohring, Science des matériaux des couches minces , 2e édition, Academic Press, San Diego, Californie, 2002, p. 692.
11. ^ [1] Tapage de type The Penny Cyclopædia de la Société pour la diffusion des connaissances utiles Par la Société pour la diffusion des connaissances utiles (Grande-Bretagne), George Long Publié en 1843

Liens externes

• Intermétalliques , revue scientifique
• Création et croissance intermétalliques – un article sur le site Web Wire Bond du NASA Goddard Space Flight Center.
• Projet Intermetallics (projet IMPRESS Intermetallics à l’Agence Spatiale Européenne)
• Vidéo d’un composé intermétallique AB _{5 solidifiant/congelant}