Un alliage est un mélange de deux ou plusieurs substances chimiques (dont au moins un métal) présentant des propriétés métalliques. Il est généralement obtenu par fusion de chaque composant en un liquide homogène, puis par condensation de ce liquide.
Les alliages peuvent être au moins de trois types : une solution solide monophasée, un mélange de plusieurs phases métalliques ou un composé intermétallique. La microstructure des alliages en solution solide est monophasée, tandis que certains alliages en solution présentent deux phases, voire plus. La distribution des phases peut être uniforme ou non, selon les variations de température lors du refroidissement du matériau. Les composés intermétalliques sont généralement constitués d'un alliage ou d'un métal pur enrobé d'un autre métal pur.
Les alliages sont utilisés dans certaines applications car ils possèdent des propriétés supérieures à celles des métaux purs. Parmi les exemples d'alliages, on peut citer l'acier, la soudure, le laiton, l'étain, le bronze phosphoreux, l'amalgame, etc.
La composition de l'alliage est généralement calculée par rapport massique. Les alliages peuvent être classés en alliages de substitution ou alliages d'insertion selon leur composition atomique, et peuvent être subdivisés en phases homogènes (une seule phase), phases hétérogènes (plusieurs phases) et composés intermétalliques (il n'y a pas de différence notable entre les deux phases). [2]
aperçu
La formation d'alliages modifie souvent les propriétés des substances élémentaires. Par exemple, la résistance de l'acier est supérieure à celle de son principal constituant, le fer. Les propriétés physiques d'un alliage, telles que la densité, la réactivité, le module de Young, la conductivité électrique et thermique, peuvent être similaires à celles de ses éléments constitutifs. Cependant, sa résistance à la traction et sa résistance au cisaillement sont généralement très différentes de celles de ses éléments constitutifs. Ceci est dû au fait que l'agencement des atomes dans un alliage est très différent de celui des substances pures. Par exemple, le point de fusion d'un alliage est inférieur à celui des métaux qui le composent, car les rayons atomiques de ces métaux sont différents, ce qui rend difficile la formation d'un réseau cristallin stable.
Une faible quantité d'un élément donné peut avoir une grande influence sur les propriétés de l'alliage. Par exemple, les impuretés présentes dans les alliages ferromagnétiques peuvent modifier leurs propriétés.
Contrairement aux métaux purs, la plupart des alliages n'ont pas de point de fusion fixe. Lorsque la température se situe dans la plage de fusion, le mélange présente un état de coexistence solide-liquide. On peut donc dire que le point de fusion de l'alliage est inférieur à celui des métaux qui le composent. Voir mélange eutectique.
Parmi les alliages courants, le laiton est un alliage de cuivre et de zinc ; le bronze est un alliage d’étain et de cuivre, souvent utilisé pour la fabrication de statues, d’ornements et de cloches d’église. Certains pays utilisent des alliages (comme les alliages de nickel) dans leur monnaie.
Un alliage est une solution, comme l'acier, où le fer est le solvant et le carbone le soluté.