ALLIHENTROP

Conceptualisés en 2004, ces alliages aux compositions complexes contiennent un grand nombre d'éléments métalliques en proportions égales ou voisines. La répartition aléatoire de ces éléments conduit à des structures désordonnées que l'on traduit en langage scientifique par « entropie de mélange élevée ».

Ce désordre à l'échelle atomique confère à ces matériaux des propriétés uniques qui ne peuvent être atteintes avec les alliages conventionnels. En particulier, les HEA possèdent des duretés et des résistances au frottement améliorées tout en ayant une ductilité accrue, c'est-à-dire la capacité à se déformer sans se fissurer. Ils présentent également des propriétés intéressantes en termes de tenue en température, d'hydrophobicité et de résistance à la corrosion. Cependant, ils ne peuvent être fabriqués par les méthodes usuelles car la répartition des éléments qui les composent n'est pas homogène lors des processus de coulée. Leurs propriétés mécaniques rendent leur usinage difficile et compliquent leur utilisation pour la fabrication de pièces massives. Leur mise en oeuvre sous forme de revêtements sur pièces finies est donc la voie la plus prometteuse pour les applications industrielles.

Le partenariat transfrontalier proposé dans ALLIHENTROP mettra ses compétences en commun afin de proposer une nouvelle voie de synthèse et de mise en oeuvre de ces matériaux particuliers sous forme de revêtements. Un des objectifs sera de vérifier la conversion de leurs propriétés à l'échelle d'épaisseurs de quelques centaines de nanomètres à quelques centaines de micromètres.

L'originalité du projet réside dans la mise au point de méthodes de dépôt simplifiées, compatibles avec les processus industriels et respectueuses de l'environnement. Vu le nombre de possibilités de réaliser un alliage avec 6 éléments différents en proportions variables, des modélisations numériques seront effectuées afin de sélectionner les solutions possibles en fonction de leur stabilité. Ces alliages seront ensuite préparés sous forme de poudre par cobroyage (mécano-synthèse). Le dépôt de couches minces (moins de 1 μm) sera envisagé par pulvérisation plasma. Cette technique permet d'obtenir des revêtements de très haute qualité en termes de densité, et donc de protection vis-à-vis de la corrosion, d'uniformité et de rugosité.

Des travaux de synthèse complexes d'HEA à 6 éléments, AlCoCrCuFeNi, sous forme de couches minces ont été menés avec succès. Le but ici est de pouvoir déposer l'alliage par pulvérisation plasma à partir d'une seule source solide (i.e. cible) contenant tous les éléments afin de rendre le processus industrialisable. Cette technique présente toutefois l'inconvénient de devoir effectuer le dépôt à basse pression (quelques milli-tores) ce qui peut être problématique pour certaines PME qui disposent d'outils de production et de capacités d'investissements plus limités.