Fête de la science 2018 - L'Aluminium, à la fois autour de nos sandwichs et dans le ciel

Publié par Fetet Hanna, le 12 octobre 2018   410

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Tout le monde le connaît, il est partout. L'aluminium s'est glissé dans nos vies. On le retrouve, entre autres, dans les produits de beauté, les emballages alimentaires, et... dans les avions! Mais entre l'aluminium utilisé comme emballage alimentaire et celui dans les ailes d'avion, est-ce exactement le même matériau? Des chercheurs du laboratoire de Sciences et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP) à Grenoble sont venu tenir un stand spécialement pour nous éclaircir sur la question : Alexis Deschamps, Charline Le Nué et Gabriel Spartacus, à l'aide de super panneaux explicatifs illustrés par Zélie Tournoud.

L'aluminium est particulièrement intéressant dans le domaine de l'aéronautique du fait de sa légèreté. En effet, grâce à son poids et au profil de l'aile, il n'y a pas de différence de pression entre le bas et le haut de l'avion, ce qui améliore considérablement sa portance de l'avion.

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Or, quand on pense à l'aluminium tel qu'on le rencontre dans la vie de tous les jours (emballages mous), il est difficile de s'imaginer qu'il fait voler un avion...

En réalité, l'aluminium qui constitue les ailes d'avion n'a pas les mêmes propriétés que celui qui sert d'emballage. Il est bien plus dur. Et d'où vient une telle propriété? De ses défauts! De quoi introduire de belles notions de cristallographie à des scolaires :)

Les matériaux ont naturellement des défauts, c'est-à-dire que leurs atomes ne sont jamais tout à fait ordonnés. Ces défauts apparaissent en fonction de la vitesse à laquelle on forme un matériau, de la température, et de bien d'autres critères.

Quand on réduit en boule notre emballage de sandwich, il est très facilement déformable. Cette propriété est due à un défaut nommé "dislocation". Une dislocation se propage dans un matériau, comme une personne qui lance la Ola la propage dans une foule.

Il est très coûteux de produire des matériaux sans défauts (dits "cristallins" : en effet, un matériau sans défaut est un CRISTAL), toutefois il est possible de bloquer leur propagation par divers moyens : un atome différend, un précipité, une dislocation qui va dans une autre direction, ou un joint de grain. C'est cela qui contribue à durcir l’aluminium.

Toutefois, une fois que la pièce est solidifiée, on enlève 90% de la matière pour être sûre qu'elle ai exactement les propriétés souhaitées (les défauts étant très souvent vers la partie extérieure de la pièce du fait des procédés de fonderie)! C'est-à-dire que sur 100 kg d'aluminium, il n'en reste que 10 kg... ce n'est pas très pratique. C'est pourquoi aujourd'hui les recherches sont axées sur l'imprimante 3D, qui permet de réaliser des structures très complexes, légères et solides. Testé et approuvé par les scolaires qui ont tenté d'écraser un petit bloc d'aluminium à la structure très fine comme de la dentelle, en vain. A voir quand cela viendra à jour!

HF