Nikolaï Kakhidze, étudiant diplômé de la Faculté de physique et d'ingénierie, a suggéré d'utiliser des nanoparticules de diamant ou d'oxyde d'aluminium comme alternative au scandium, un matériau coûteux, pour durcir les alliages d'aluminium. Ce nouveau matériau coûtera quatre fois moins cher que son homologue contenant du scandium, dont les propriétés physiques et mécaniques sont assez proches.
Actuellement, de nombreuses entreprises de construction navale s'efforcent de remplacer l'acier lourd par des matériaux légers et ultra-légers. Outre l'augmentation de la capacité de charge, cette solution permet de réduire la consommation de carburant, de limiter les émissions nocives dans l'atmosphère, d'accroître la mobilité du navire et d'accélérer le transport des marchandises. Les entreprises des secteurs du transport et de l'aérospatiale s'intéressent également à ces nouveaux matériaux.
Les matériaux composites à matrice d'aluminium modifiés au scandium constituent un bon substitut. Cependant, en raison du coût élevé du scandium, une recherche active est en cours pour trouver un modificateur plus abordable. Nikolaï Kakhidze a proposé de remplacer le scandium par des nanoparticules de diamant ou d'oxyde d'aluminium. Sa mission consistera à développer une méthode permettant d'introduire correctement les nanopoudres dans un métal en fusion.
Introduites directement dans la masse fondue, les nanoparticules s'agglomèrent, s'oxydent et ne sont pas mouillées, formant des pores autour d'elles. Ainsi, des impuretés indésirables sont obtenues au lieu de particules durcissantes. Au laboratoire des matériaux à haute énergie et spéciaux de l'Université d'État de Tomsk, Sergey Vorozhtsov a déjà développé des approches scientifiques et technologiques pour le durcissement dispersé de l'aluminium et du magnésium, garantissant une introduction correcte des nanoparticules réfractaires dans la masse fondue et éliminant les problèmes de mouillabilité et de flottation.
– S'appuyant sur les travaux de mes collègues, mon projet propose la solution suivante : des nanopoudres sont désagglomérées (réparties uniformément) en une poudre d'aluminium microscopique grâce à plusieurs opérations technologiques. Une ligature, suffisamment avancée technologiquement et adaptée à une utilisation industrielle, est ensuite synthétisée à partir de ce mélange. Lors de l'introduction de la ligature dans le bain fondu, des champs externes sont appliqués pour répartir uniformément les nanoparticules et augmenter encore la mouillabilité. L'introduction correcte des nanoparticules peut améliorer les propriétés physiques et mécaniques de l'alliage initial, explique Nikolai Kakhidze.
Nikolai Kakhidze prévoit de recevoir les premiers lots expérimentaux de ligatures avec des nanoparticules pour leur introduction ultérieure dans la fonte d'ici fin 2020. En 2021, il est prévu d'obtenir des moulages d'essai et de protéger les droits de propriété intellectuelle.
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Date de publication : 04/07/2022