Des matériaux innovants destinés aux voitures et avions
La plupart des gens connaissent bien maintenant les composites, des matériaux composés de deux ou plusieurs matières individuelles et s'appuyant sur les propriétés de chacun. La plupart de ces matériaux se ressemblent et il est difficile de les différencier dans la masse. Chacun d'entre eux pourrait être visible, mais ils ont tendance dans l'ensemble à avoir la même fonction de matrice et de composition de remplissage. Par contre, un matériau fonctionnellement graduel (FGM - functionally graded material) est un composite conçu de sorte que la composition varie (elle est graduelle) dans l'ensemble du volume d'une façon qui ajoute de la fonctionnalité (d'où le terme fonctionnellement). Par exemple, un concepteur peut vouloir rechercher de la solidité à une extrémité d'un matériau en évoluant progressivement vers une certaine malléabilité à l'autre extrémité. Les FGM n'ont pas encore été appliqués aux secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile. Un consortium européen cherche à exploiter de nouveaux FGM métal-céramique au titre du projet Matrans («Micro and nanocrystalline functionally graded materials for transport applications») financé par l'UE. L'équipe de scientifiques est en train de mettre au point des FGM destinés à une utilisation dans les systèmes de propulsion et d'échappement ainsi que les systèmes de transmission et de freinage. L'utilisation de FGM dans ces composants devrait améliorer considérablement la performance par rapport aux matériaux conventionnels. Le projet Matrans est axé sur deux grands groupes de matériaux à base de céramique (oxyde d'aluminium - Al2O3), le premier étant les alliages cuivre/cuivre-céramiques et l'autre les céramiques-intermétalliques (aluminiure de nickel - NiAl). Le premier groupe concerne les propulseurs et les disques de frein et le second les soupapes. À ce jour, les matériaux susmentionnés ne sont toujours pas utilisés dans les applications spécifiques. Le cadre du projet englobe la préparation des matériaux de démarrage (poudres, couches de moulage et préformage), les processus appliqués pour obtenir les FGM recherchés et le traitement aboutissant à la pièce finie. Les deux premières années ont été axées sur les matériaux de démarrage et le traitement des composites multicouches destinés aux FGM, y compris la caractérisation des propriétés et de la microstructure et le travail de modélisation. Jusqu'ici, les scientifiques ont produit des échantillons de FGM concernant ces trois types d'application. Le projet Matrans devrait donner naissance à de nouveaux concepts en matière de composants à base de FGM métal-céramique destinés à l'aérospatiale et l'automobile. Une meilleure performance et une durabilité renforcée contribueront à prolonger le cycle de service des pièces, à moindre coût.
