Nous avons reçu des questions sur l'utilisation de métal liquide ou d'alliages d'indium - liquide à température ambiante contenant de l'indium et du gallium - et sur leur réaction à l'acier inoxydable.
De nombreux scientifiques recherchent activement un matériau liquide stable et thermoconducteur pour remplacer le NaK. Notre fiche technique sur les métaux liquides d'indium et de gal lium indique qu'ils sont corrosifs pour de nombreux métaux. Les métaux liquides d'indium et de gallium(Indalloy 51E) réagiront-ils avec l'acier inoxydable ?
Voici la réponse de notre métallurgiste, Bob Jarret:
Réponse courte :
Les alliages de gallium ont été testés pour remplacer les métaux liquides NaK dans les cuves de réacteurs et ont donné des résultats acceptables jusqu'à ~600°C. Ils sont également utilisés dans les commutateurs avec des électrodes en acier inoxydable immergées (l'élément de commutation est généralement du tantale pour réduire les dommages causés par l'arc électrique). Je ne pense pas que vous verrez une quelconque usure des composants en acier inoxydable aux températures utilisées pour l'application de l'Indalloy 51E.
Réponse longue :
Tout métal liquide mouillera une autre surface métallique propre. Dans les interactions pratiques, de fines couches d'oxygène, d'azote et de carbone suffisent souvent à empêcher le mouillage (la science de la chimie des surfaces et des flux a été développée pour surmonter ces problèmes).
Les alliages de gallium sont capables de briser cette couche superficielle sans aucun flux. Le métal de base et l'alliage liquide sont alors en contact étroit. Si le métal de base a une solubilité appréciable dans le gallium, il se dissout. La vitesse est limitée par le transport de masse du solide vers l'alliage liquide. La température, la turbulence et la solubilité du gallium dans le métal affectent le taux.
Si la température d'exposition est suffisamment élevée, les éléments en acier inoxydable commencent à se dissoudre dans l'alliage. Les turbulences à la surface de l'alliage brisent la couche limite de diffusion, comme l'agitation pour dissoudre le sucre dans le café. Jusqu'à ~400-600°C, le fer, le chrome et le nickel de l'acier inoxydable sont essentiellement insolubles dans le gallium (comme c'est le cas pour les éléments réfractaires que sont le tantale, le tungstène, le molybdène, le zirconium, le titane, etc.) Au-delà de cette température, les éléments de l'acier inoxydable commencent à se dissoudre dans le gallium.
L'aluminium appartient au même groupe périodique que le gallium et les deux ont de larges plages de solution - ~20% de gallium est soluble dans l'aluminium solide et ~1% d'aluminium se dissout dans le gallium à son point de fusion. Lorsque les alliages de gallium entrent en contact avec l'aluminium, aucune barrière de diffusion n'empêche le gallium de déplacer l'aluminium dans le solide et de se transformer en amalgame Al-Ga.
