Des alliages haute performance à base de magnésium

De nouveaux processus de récupération permettent d'obtenir des alliages de haute performance et à bas coûts à base de terres rares.


Des chercheurs financés par l'UE sont parvenus à créer des alliages haute performance à base de magnésium qui pourraient constituer une solution à bas coût et durable pour remplacer les métaux existants. Plus légers et plus fermes que l'aluminium, ils ne coûtent pas plus cher que le magnésium primaire.

Les règlementations imposent aujourd'hui une plus grande efficacité énergétique alors que la conception pour le secteur de l'aérospatial et pour les structures des véhicules automobiles est de plus en plus complexe. Dans ce contexte, répondre aux attentes avec des composants offrant des performances supérieures peut s'avérer difficile.

En utilisant le plus léger de tous les éléments métalliques, le magnésium, il faut moins d'énergie pour la production et les conceptions peuvent miser sur la sophistication sans pour autant sacrifier la solidité. Ce métal peut être fondu pour constituer plusieurs pièces mécaniques et être utilisé pour virtuellement n'importe quelle structure qui nécessite d'être plus légère et plus solide. Cependant, ses propriétés de résistance à la corrosion et au fluage sont médiocres et sa température de service inadaptée ce qui l'empêche d'être plus largement adopté par le marché.

Financé par l'UE le projet REMAGHIC avait pour but de recycler les métaux à base de magnésium issus des déchets industriels et de les associer à des terres rares (TR) de niveau secondaire pour produire des alliages de plus haute performance par rapport au magnésium primaire. "Notre devis “des alliages haute performance à base de terres rares au prix du magnésium primaire” reflète le succès de notre mission" souligne la coordinatrice du projet Blanca Araujo. L'équipe a expérimenté différents mélanges contenant du magnésium et des terres rares adaptés à des applications d'ingénierie et pouvant être recyclés d'une manière respectueuse de l'environnement pour résoudre le problème du prix.

Promouvoir une culture du recyclage

Les efforts combinés des équipes projet ont débouché sur un processus de recyclage en boucle fermée pour la production d'un alliage à base de magnésium. Si l'on souhaite améliorer le développement durable en Europe, il est indispensable de réduire sa dépendance aux matières premières en soutenant un modèle d'économie circulaire consistant à réutiliser et à recycler plutôt qu'à se débarrasser des matériaux en tant que déchets.

Les membres du projet ont mis au point différentes techniques pour la récupération à la fois des TR et du magnésium, en recyclant ces éléments utiles à partir respectivement des résidus de déchets industriels, et des tas de scories et de rebuts. En particulier, ils ont identifié plusieurs processus, y compris des processus mécaniques, en hydrométallurgie, en solvométallurgie et pyrométallurgie, pour l'extraction et la séparation des TR des lampes au phosphore, des tubes cathodiques et des batteries hybrides nickel-métal. "Les processus de récupération finaux que nous avons sélectionnés atteignent une maturité technologique de niveau 5. Nous sommes parvenus à récupérer un pourcentage élevé d'oxyde d'yttrium à partir de lampes, ainsi que d'oxydes de lanthane et de cérium à partir de batteries", souligne Blanca Araujo.

L'équipe a également démontré la faisabilité de techniques à bas coût pour le recyclage du magnésium qui nécessitent très peu d'énergie. "Le recyclage du magnésium peut être plus dangereux que son coulage dans la mesure où il s'agit d'un matériau hautement inflammable. Nous avons montré comment les fonderies de magnésium peuvent recycler leurs propres rebuts plutôt que de les refondre directement dans le creuset ce qui, en définitive, crée plus d'impuretés", ajoute Blanca Araujo.

Un autre succès du projet a été la fabrication et la validation d'une installation industrielle conçue spécialement pour recycler les alliages à base de magnésium. Cette installation produisant 240 kg/h de lingots à plein rendement peut être connectée à n'importe quelle fonderie de magnésium.

Applications pratiques

Dans le cadre de REMAGHIC, un prototype de hayon a été développé pour montrer comment les alliages de magnésium pouvaient être utilisés dans l'industrie automobile. Par ailleurs, un raccord tournant pour aéronefs a été repensé afin de démontrer que l'association de magnésium recyclé et de TR primaires est plus économique et plus légère que le titane.

Le magnésium et ses alliages sont également susceptibles de jouer un rôle majeur dans le domaine biomédical. Ce matériau est en effet très prometteur pour une utilisation dans les implants médicaux. Comparé au titane, largement utilisé, il est plus proche des os en termes de solidité et il est biodégradable. "Si on vous a posé une vis en magnésium dans le poignet, vous n'avez pas besoin d'une deuxième intervention chirurgicale pour l'enlever", explique Blanca Araujo.

Pour plus d'information voir: projet REMAGHIC