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Le magnésium ressemble à l’aluminium. Cependant, il possède des propriétés uniques qui le rendent idéal pour différentes industries. C’est le troisième élément le plus abondant présent (dissous) dans l’eau de mer. De plus, sa présence sur la croûte terrestre est également perceptible. Il est essentiel de comprendre les propriétés et les applications du magnésium.
Les propriétés du magnésium le rendent unique pour des usages particuliers. Par exemple, sa légèreté et sa faible densité le rendent idéal pour l’aérospatiale. La résistance à la rouille est une autre caractéristique qui le rend adapté au processus de fabrication. Ce sujet nécessite une explication détaillée, alors plongeons-nous dans le vif du sujet et discutons de ses principales caractéristiques.
Présentation du magnésium
Le magnésium est un métal de couleur argentée, très léger et facilement ductile. Sa résistance à la rouille et sa conductivité électrique le distinguent. De nombreuses industries l’utilisent à grande échelle pour fabriquer différentes pièces. Les industries automobile et aérospatiale sont en tête de liste.
Comme je l’ai dit, le magnésium est généralement de couleur argentée. Mais vous pouvez également le voir dans une patine grise terne. Le magnésium est un métal réactif qui réagit avec l’oxygène. Cette réaction produit de l’oxyde de magnésium. Grâce à cette couche d’oxyde de magnésium, la couleur du magnésium passe de l’argent à une patine gris terne.
La découverte du magnésium a commencé en 1808. Le chimiste britannique Sir Humphry Davy a été le premier à produire du magnésium pur. Son procédé de production utilisait un mélange de sulfate de magnésium et de mercure. Au cours du processus, il a fait passer un courant électrique à travers ce mélange. Plus tard, ce mélange a subi un processus de chauffage.
Il a ensuite filtré le mercure et séparé le magnésium du mélange. De nombreux autres scientifiques ont également tenté leur chance et ont constaté des progrès significatifs. Cependant, la production à l’échelle industrielle de magnésium et le traitement des alliages de magnésium ont commencé dans les années 1930. Son utilisation dans différentes industries augmente en raison de nombreuses propriétés appropriées.
Propriétés de l’aluminium
Il est intéressant de noter que certaines personnes considèrent le magnésium comme un substitut à l’aluminium. Cependant, il présente de nombreuses caractéristiques uniques qui lui confèrent des propositions de valeur différentes. De plus, les gens utilisent le magnésium avec différents alliages métalliques pour obtenir les résultats souhaités. Plongeons-nous dans les détails et discutons des propriétés du magnésium.
1- Faible densité et hautement inflammable
Comme je l’ai mentionné, le magnésium a une faible densité de 1,738 g/cm3. En raison de cette faible densité, il est léger par rapport à l’aluminium et à d’autres métaux. Par conséquent, les fabricants l’utilisent dans l’industrie aérospatiale et l’automobile.
Leur faible poids améliore la consommation de carburant des avions et des automobiles. Le magnésium est hautement inflammable et produit une flamme blanche intense et brillante. La température de ces flammes est trop élevée, ce qui le rend idéal pour les fusées éclairantes d’urgence. Gardez à l’esprit que ce métal est également très réactif dans l’air.
2- Résistance à la corrosion
Le magnésium est excellent pour la protection contre la rouille car il réagit facilement avec l’oxygène. Cette réaction forme de l’oxyde de magnésium, qui protège le magnésium contre toute corrosion supplémentaire. Le magnésium est utilisé pour fabriquer des produits exposés à l’humidité.
Permettez-moi de vous donner une mise en garde. Le magnésium métallique ne résiste pas à la rouille s’il reste dans les conditions les plus difficiles. La couche d’oxyde peut être épuisée. Dans de tels cas, la corrosion attaquera rapidement en raison de la nature réactive du magnésium. Il serait donc préférable d’être prudent lors de l’utilisation de produits fabriqués à partir de magnésium. Ils ne sont décents que dans des conditions d’humidité modérée.
3- Excellente conductivité électrique et thermique
Le magnésium métallique est utilisé pour fabriquer de nombreux composants électroniques. En raison de sa conductivité électrique optimale, il est répandu dans les ordinateurs portables et les ordinateurs. Il convient à la conductance électrique, mais ne le comparez pas au cuivre. Même ses performances sont inférieures à celles de l’aluminium.
Par conséquent, vous ne verrez pas de fils de magnésium utilisés pour les systèmes électriques. Les fils de cuivre sont généralement préférés en raison de leur meilleure conductance électrique. Discutons de la conductivité thermique du magnésium. Il dissipe la chaleur et la transfère entre les pièces. Il est donc bon pour les ustensiles ménagers et les outils de cuisine.
4- Formation d’alliages et excellente coulabilité
Imaginez ceci : vous avez besoin d’une pièce à haute résistance mais à faible poids. Comment y parviendrez-vous ? Si vous avez besoin de résistance, vous devez maintenir votre poids élevé, n’est-ce pas ? Cependant, les ingénieurs visent à maintenir le poids faible et la résistance des pièces élevée dans l’aérospatiale. Les alliages de magnésium sont pratiques pour cela.
Vous pouvez utiliser un autre élément, comme le zinc, pour fabriquer du zinc ou de l’aluminium et fabriquer un alliage. Cet élément d’alliage sera ferme mais léger. Différents types d’alliages de magnésium ont des propriétés variables. Cela permet à l’ingénieur d’obtenir les propriétés souhaitées en utilisant ces alliages.
La coulabilité est une autre propriété populaire du métal magnésium. Vous pouvez créer diverses formes et conceptions en utilisant ce métal. La raison en est qu’il est doux et facile à former. De plus, il n’est pas cassant, donc son usinage est simple. De nombreux fabricants utilisent le magnésium pour fabriquer des pièces complexes de moteurs automobiles.
5- Réactivité, points de fusion et d’ébullition
Tout d’abord, le métal magnésium est très réactif. Comme je l’ai dit plus tôt, sa capacité de réaction le rend extrêmement résistant à la corrosion. Le magnésium réagit avec l’oxygène pour former une couche d’oxyde de magnésium. Cette couche est très bénéfique pour protéger le magnésium contre la rouille et la corrosion. Dans la section ci-dessus, j’ai mentionné que le magnésium a une excellente coulabilité.
La raison en est qu’il a un point de fusion bas de 650 degrés Celsius. Les fabricants fournissent efficacement cette température et modifient la forme du magnésium. On peut dire sans risque que la fusion du magnésium peut être obtenue facilement. Parlons maintenant du point d’ébullition associé à la stabilité thermique.
Le point d’ébullition du magnésium est très élevé (1090 degrés Celsius). Cela signifie qu’il est très solide et thermiquement stable. Il ne se dégrade pas lorsqu’il est chauffé doucement ou reste pendant les dures journées d’été. Les produits fabriqués avec ce matériau fonctionnent décemment en extérieur.
6- Doux, ductile et rapport résistance/poids élevé
Le magnésium n’est pas très dur ou cassant, il est donc très usinable. Les fabricants peuvent le placer sous différentes machines et obtenir la forme souhaitée. De plus, il a une résistance élevée. Étonnamment, sa densité est très faible, environ 1,738 g/cm3, mais sa résistance est excellente.
Le magnésium est environ 75 % et 33 % plus léger que l’acier et l’aluminium. Cependant, son excellent rapport résistance/poids le distingue. Par exemple, l’alliage de magnésium AZ91D est très résistant. Il a une résistance à la traction de 230 MPa (33 000 psi). C’est pourquoi les ingénieurs utilisent le magnésium dans les endroits où un faible poids et une résistance élevée sont nécessaires.
Applications du magnésium brut
Le magnésium primaire est utilisé pour fabriquer des alliages de magnésium. Il est également utilisé dans la désulfuration de l’acier, les alliages de terres rares et la réduction des métaux. L’une des principales utilisations du magnésium brut est la fabrication de pièces résistantes à la corrosion. De nombreuses aciéries utilisent le magnésium pour la désulfuration.
L’effet de désulfuration de l’utilisation de particules de magnésium est meilleur que celui du carbure de calcium. Les anodes sacrificielles en magnésium empêchent efficacement la corrosion des métaux. Elles sont utilisées pour la protection cathodique. Ces anodes sacrificielles sont largement utilisées dans :
- Évaporateurs
- Stations-service
- Chauffe-eau
- Échangeurs de chaleur
- Chaudières et fonderies
- Pipelines de pétrole
- Pipelines de gaz naturel et réservoirs de stockage
FrançaisApplication de l’alliage de magnésium
L’alliage de magnésium présente de nombreuses caractéristiques intéressantes qui en font un matériau très vendu. Il s’agit notamment de :
- Usinabilité
- Résistance à la corrosion
- Absorption des chocs
- Stabilité dimensionnelle
- Résistance aux chocs
Ces caractéristiques rendent les alliages de magnésium applicables dans un large éventail de domaines. Ces industries rendent nos vies durables. Certains secteurs importants comprennent le transport, l’électronique, la médecine et l’armée. De plus, la tendance à l’utilisation du magnésium ne fait qu’augmenter. Plongeons plus profondément et explorons quelques applications typiques.
1- Utilisation du magnésium dans les transports
(1) Avion
Depuis le 20e siècle, les alliages de magnésium sont utilisés dans l’aérospatiale. De nombreuses pièces d’avion utilisent un alliage de magnésium. La question est : pourquoi ? Les alliages de magnésium sont légers. Ainsi, les pièces d’avion fabriquées avec ce matériau pèsent moins lourd. Les alliages de magnésium de l’aviation générale sont principalement des plaques et des extrusions.
N’oubliez pas que le moulage d’alliages de magnésium est moins utilisé dans l’industrie aéronautique. Les alliages de magnésium sont utilisés dans la fabrication de pièces d’avions civils et militaires, d’hélices, de boîtes de vitesses et de supports. Certaines fusées, missiles et pièces de satellites en font également appel. À mesure que la technologie de production des alliages de magnésium s’améliore, ses performances s’améliorent également. Son utilisation va également augmenter.
(2) Voiture
Les alliages de magnésium sont principalement utilisés dans l’industrie automobile. Ils sont utilisés pour fabriquer des tableaux de bord, des supports de siège, des carters de boîte de vitesses et des systèmes de direction. Ces alliages contribuent également aux blocs moteurs, aux châssis, etc.
L’utilisation d’alliages de magnésium pour fabriquer des pièces automobiles peut réduire considérablement le poids d’une voiture. Cela réduit la consommation de carburant et les émissions d’échappement. Cela améliore également l’intégration des pièces et la flexibilité de conception. Une diminution de 10 % du poids d’un véhicule peut augmenter le rendement énergétique de 5,5 %.
Deux façons d’alléger les voitures sont d’optimiser la conception et d’utiliser des matériaux légers. Trois matériaux idéaux pour la fabrication sont les alliages d’aluminium, les plastiques et les alliages de magnésium. Les plastiques sont des composites à base de résine.
Le moulage sous pression en alliage de magnésium est l’alliage de moulage sous pression le plus léger. C’est un matériau léger très compétitif pour les automobiles. De nombreuses pièces en alliage de magnésium sont fabriquées pour remplacer les pièces en plastique, en aluminium et même en acier. À mesure que la technologie progresse, les alliages de magnésium auront de plus en plus d’utilisations dans les voitures.
2- Télécommunication
La technologie numérique a progressé rapidement dans l’industrie de l’information électronique. Le marché exige désormais des produits plus intégrés, légers, fins et compacts. Dans le passé, les pigments techniques étaient les principaux matériaux utilisés.
Cependant, leur résistance est discutable, surtout par rapport aux alliages de magnésium. N’oubliez pas que ces alliages offrent d’excellentes performances de moulage à paroi mince. Leurs pièces moulées sous pression peuvent avoir une épaisseur de paroi de 0,6 à 1,0 mm.
L’alliage de magnésium conserve sa résistance, sa rigidité et sa résistance aux chocs malgré sa finesse. Cela le rend idéal pour les produits ultra-minces, ultra-légers et miniaturisés. Les pigments techniques ne peuvent pas égaler ces qualités.
L’alliage de magnésium est actuellement utilisé dans divers produits électroniques. Il ne sera pas faux de dire que l’industrie électronique dépend fortement de ces alliages. Ces produits comprennent les appareils photo, les caméscopes, les appareils photo numériques, les ordinateurs portables, les téléphones portables et les téléviseurs. Le besoin de produits 3C légers, fins et compacts pousse à l’utilisation d’alliages de magnésium.
(1) Ordinateur portable
L’utilisation d’alliage de magnésium pour le châssis ou le boîtier de l’ordinateur portable est due à ses nombreux avantages. Ses performances antichoc améliorent le fonctionnement fiable des composants de l’ordinateur. Les interférences anti-électromagnétiques et le blindage électromagnétique sont également essentiels. Leurs performances garantissent la sécurité des informations de l’ordinateur.
(2) Téléphone portable
Le téléphone portable utilise un alliage de magnésium. Il évite les chocs, l’usure et les ondes électromagnétiques. Il peut également répondre aux exigences de légèreté, de finesse, de courte durée et de petite taille. Le téléphone portable avec un boîtier en alliage de magnésium a amélioré la compatibilité électromagnétique. Cela réduit la perte d’ondes électromagnétiques dans la communication et réduit leurs dommages aux humains. En 2005, 400 millions de téléphones portables ont été fabriqués dans le monde. Environ 10 à 11 % d’entre eux utilisaient des boîtiers en alliage de magnésium.
(3) Appareil photo numérique
Le squelette de l’appareil photo reflex est généralement constitué d’alliages de magnésium. La structure des appareils photo reflex numériques professionnels repose également sur ces alliages. Ils les rendent durables et leur donnent une bonne sensation. Ainsi, même si l’appareil photo tombe, il ne se cassera pas ou ne se rayera pas. Leur corps et leur enveloppe deviennent invincibles aux chocs.
3- Traitement médical
Le magnésium a été introduit pour la première fois dans le domaine médical en tant que biomatériau orthopédique. En raison de ses nombreuses caractéristiques, les implants en magnésium sont beaux. Au début, les implants médicaux utilisaient de l’acier inoxydable, du titane et des alliages cobalt-chrome.
Leur avantage était leur bonne résistance à la corrosion. Ils étaient capables de maintenir la stabilité structurelle du corps pendant une longue période. Cependant, le patient devait souffrir après leur implantation. Ces matériaux ne pouvaient pas non plus fusionner avec le corps. Ainsi, des ions métalliques nocifs sont élués, provoquant des allergies. Une deuxième opération est nécessaire pour les retirer après la guérison.
Ainsi, les métaux médicaux biodégradables sont l’avenir des matériaux d’implants. Les alliages de magnésium, avec une densité de 1,7 g/cm³, sont proches de l’os humain, qui est de 1,75 g/cm³. Ils présentent des avantages uniques qui les distinguent. Par exemple, les alliages de magnésium sont faciles à traiter et peuvent se biodégrader. C’est un excellent substitut à l’acier inoxydable et au titane.
Le magnésium est un macro-métal vital pour le corps humain. Il ne serait pas faux de dire que notre corps ne peut pas se maintenir sans lui. Le module d’élasticité de l’alliage de magnésium est d’environ 45 GPa, ce qui est proche de celui de l’os humain (10-40 GPa). Il peut soulager ou éviter « l’effet de protection contre le stress ».
Les ions magnésium libérés par l’alliage peuvent favoriser la croissance et la guérison des cellules osseuses. De plus, les alliages de magnésium surpassent d’autres implants dégradables, comme l’acide polylactique et le phosphate de calcium. Ils ont donc une valeur dans les applications cliniques, comme les stents cardiovasculaires.
4- Industrie militaire
Au début, j’ai mentionné que les alliages d’aluminium sont très solides et durables. Ainsi, leur utilisation dans l’industrie militaire est en augmentation. Ces alliages dans les équipements militaires peuvent améliorer les pièces structurelles. Non seulement cela, mais ils peuvent également réduire le poids et augmenter la précision des armes. Les alliages de magnésium répondent également aux exigences matérielles de l’aérospatiale et d’autres domaines de haute technologie.
Ils sont excellents pour l’absorption du bruit, l’absorption des chocs et la protection contre les radiations. Ces alliages améliorent également considérablement l’aérodynamisme des avions en réduisant leur poids. Ainsi, les alliages de magnésium sont souvent utilisés pour fabriquer des pièces d’avion. Les utilisations populaires de ces alliages sont dans les panneaux muraux, les supports, les boîtes à culasse et les pistons.
Connaissez-vous les supports de bunker, les bases de mortier et les missiles ? Ce sont des pièces intégrales des systèmes de défense militaire. Ils sont tous fabriqués à partir d’alliages de magnésium. Une étude approfondie des alliages de magnésium révélera davantage d’opportunités et d’utilisations. À mesure que leurs propriétés s’amélioreront, les alliages de magnésium seront davantage utilisés dans les armes.
5- Autre application
Les alliages de magnésium sont également largement utilisés dans les routines quotidiennes. Par exemple, ils sont couramment utilisés pour fabriquer des motos et des vélos. Les vélos sont de nouvelles utilisations des alliages de magnésium. Ils sont principalement utilisés pour les cadres de vélo. L’alliage de magnésium présente de nombreux avantages.
Il est léger, rapide et confortable. Il est également doté d’une embouchure qui permet au diamètre du tuyau d’être plus petit, à la paroi du tuyau d’être plus mince et au cadre d’être plus robuste. Le cadre de vélo pliant en alliage de magnésium ne pèse que 1,4 lb. Un autre exemple est un fauteuil roulant, un élément clé de l’équipement de rééducation. Les fauteuils roulants disponibles dans le commerce peuvent être divisés en trois types
- Standard (composé d’aluminium, d’alliage de titane)
- Léger
- Ultraléger
L’alliage de magnésium AZ31 permet de fabriquer le cadre et les pièces du fauteuil roulant. Vous ne comprenez peut-être pas pourquoi cet alliage particulier est utilisé. Il est léger et réduit le poids des fauteuils roulants d’environ 15 %. Ainsi, ces fauteuils roulants fabriqués à partir d’alliage AZ31 sont à la fois ultra-légers et flexibles. N’oubliez pas que les alliages de magnésium sont utilisés dans les équipements marins, tels que :
- Armes sous-marines
- Batteries d’eau de mer
- Combinaisons de plongée
- Anodes sacrificielles
- Dispositifs de chronométrage
Ils jouent un rôle crucial dans l’industrie de la construction navale et de l’ingénierie marine. Ils sont utilisés dans de nombreuses applications et sont essentiels dans notre vie quotidienne.
Conclusion
Il ne serait pas faux de dire que le magnésium rend notre vie possible. De nombreuses industries l’utilisent pour créer différentes pièces et composants. Ce qui le rend populaire auprès des fabricants, ce sont ses caractéristiques conviviales. Existe-t-il un domaine de la vie où le magnésium ne joue aucun rôle ?
Je parie qu’il n’existe aucun domaine de ce type dans notre monde. Le magnésium présente de nombreuses caractéristiques, dont les plus importantes sont la résistance à la rouille et la légèreté. De ce fait, ce matériau est utilisé dans de nombreuses industries différentes. Dans ce guide, nous avons abordé toutes les applications du magnésium et de ses alliages.