Alliages haute température : un nouvel effet Invar pour une stabilité supérieure

Un phénomène lié à l'effet Invar — qui permet à des matériaux magnétiques comme les alliages nickel-fer (Ni-Fe) de ne pas se dilater avec la température — a été découvert dans des alliages haute température paramagnétiques, c'est-à-dire faiblement magnétisés.

Cette recherche, qui inclut une théorie générale expliquant ce nouvel effet Invar, promet de faire progresser la conception d'alliages haute température à stabilité mécanique exceptionnelle. L'« invar plasticité » (contraction d'« invariant ») permet aux alliages Ni-Fe magnétiquement désordonnés de présenter un comportement de déformation pratiquement invariant sur une large plage de températures, les rendant idéaux pour les turbines et autres applications mécaniques à températures extrêmes.

L'effet Invar n'a cependant jamais été pleinement compris. Les nouvelles découvertes aident à expliquer les propriétés particulières à haute température d'alliages spéciaux utilisés dans les moteurs à réaction, comme les superalliages à base de nickel. L'Invar présente deux effets connus : la dilatation thermique et l'élasticité (capacité à reprendre sa forme après flexion). Comme ces deux effets sont liés à l'interaction entre la température et l'ordre magnétique, ils étaient considérés comme spécifiques aux alliages magnétiquement ordonnés.

En utilisant la modélisation quantique « ab initio », les chercheurs ont identifié comment la plasticité invariante se produit aussi dans des alliages non magnétiques lorsqu'un équilibre structurel existe au niveau atomique entre structures cubiques et hexagonales compactes. Cette découverte élargit la palette des phénomènes Invar et des compositions de matériaux, avec des implications claires pour de nouvelles applications.