L'impossible découverte d'un alliage pouvant supporter plus de 4000 °C

Quand on connaît les performances de certains alliages découverts par les métallurgistes depuis des décennies, cette nouvelle parue dans la revue Physical Review B a de quoi surprendre. Et pourtant, des chercheurs affirment qu’un alliage à base d’hafnium, d’azote et de carbone de formule HfN0,38C0,51 resterait solide jusqu’à 4.400 kelvins (4.127 °C). À titre de comparaison, la lave atteint une température d’environ 1000°c et le noyau de la Terre est situé entre 3.800 et 5.500 °C. Il ne s’agit toutefois pour le moment que d’une prévision basée sur des simulations informatiques.

Pour obtenir leur prédiction, les chercheurs ont utilisé la dynamique moléculaire ab initio. Elle consiste à profiter des équations de la mécanique classique ou quantique pour simuler les forces et les mouvements d’une population d’atomes, afin de déterminer par le calcul les propriétés de matériaux difficiles à fabriquer (ou dans des conditions de températures et de pressions extrêmes, comme celles régnant dans le noyau terrestre). Elle permet également d’étudier ce qu’il advient des propriétés de certains matériaux après modification de leur composition chimique.

Dans le cas présent, des blocs d’une centaine d’atomes décrits par les lois de la physique quantique ont ainsi été simulés. Il a tout de même fallu utiliser une ferme de calcul avec des ordinateurs en réseau pour déterminer la composition optimale du nouvel alliage. Au départ, ce sont des variantes du carbure de tantale-hafnium qui ont été explorées numériquement.

Il resterait aux chercheurs à synthétiser le nouveau matériau et à vérifier les prédictions obtenues sur ordinateur. À terme, il faudra également vérifier la résistance à l’oxydation et à des contraintes mécaniques fortes pour en permettre l’exploitation industrielle, par exemple dans des boucliers thermiques ou des turbines.
Source : Future-Sciences

Cet article a été publié à l'origine par Science post.