Apports du vide à l’élaboration des métaux et alliages et à leur traitement à l’état solide
Les traitements des métaux et alliages par le vide se sont développés au fil des années. Les apports du vide sont notables.
Figure 1 : Diagramme d’Ellingham pour les oxydes d’une sélection d’éléments d’intérêt en métallurgie extractive, énthalpie libre standard DG0 de formation des oxydes (pour une mole d’oxygène) en ordonnée et température en abscisse. On notera les courbes relatives à l’oxydation de C en CO et en CO2 qui se singularisent en intersectant les autres ; ce qui, combiné avec la disponibilité à ce jour du carbone, justifie le développement des métallurgies extractives basées sur le carbone.
Figure 2 : Diagramme d’Ellingham d’après les Techniques de l’Ingénieur M 1630. L’effet de l’abaissement de la pression de magnésium par le vide est illustré. Grâce au vide, le silicium peut déplacer Mg de son oxyde à des températures moyennes (autour de 1 000 °C contre plus de 1 500 °C sans le vide). Ceci constitue un exemple de métallothermie.
Figure 3 : Schéma du procédé Magnetherm de production du magnésium par métallothermie sous vide. Le procédé développé par Péchiney et adopté dans différents sites a produit plus de 60 000t/an. www.magnesium.com
Figure 4 : Solubilité des gaz hydrogène et azote dans le fer en fonction de la température extrait des Techniques de l’Ingénieur (3).
Figure 5 : Un exemple schématique d’installation d’acier liquide sous vide : technologie RH-OB de Arcelor-Dunkerque extrait des Techniques de l’Ingénieur (4).
Figure 6 : Pression de vapeur saturante de certains éléments en fonction de la température d’après Les Techniques de l’Ingénieur (13).
Figure 7 : Profil de la concentration en magnésium d’un composite 6061/alumine en fonction de la position dans une plaque homogénéisée en ampoule sous vide à 535 °C pendant différentes durées. Analyses à la microsonde de Castaing à l’école des mines de Paris.
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