Brevet FR2616158A1 — publié le 19881209

261615e AlLIAGE ?ETALLIQUE A GRAND PARAHETRE DE MAILLE L'invention concerne des alliages métalliques caractérisés par un paramètre de maille important (> 1 nm). La diffraction ou la réflexion des rayonnements de longueur d'onde voisine de 1 nm (10 A), c'est-à-dire les rayons X mous ou les neutrons très lents, exige des substances cristallines dont le paramètre de maille est élevé, en général supérieur à 1 nm. Ces tailles de maille ne sont généralement atteintes que dans des cristaux ou pseudocristaux organiques. Le Tableau I donne les compositions de quelques-unes de ces substances ainsi que les distances réticulaires (d) et les éléments analysables en fluorescence X ou microanalyse à dispersion spectrale (sur les rayonnements K) correspondants. Or ces pseudo-cristaux ne sont pas très stables dans le temps (vieillissement) et il était donc intéressant d'obtenir des alliages métalliques cristallisés ayant de grandes distances réticulaires; il est en effet connu que les monochromateurs en cristaux (ou pseudocristaux) organiques ont un faible pouvoir réflecteur et une médiocre résolution. Lors de ses travaux sur les quasi-cristaux, la demanderesse a découvert que les cristaux métalliques dont la composition est représentée par la formule pondérale (Al, Zn, Cu)x Lilx avec 0,88 1% chacun et Dans le domaine de compositions défini ci-dessus, les compositions sont préférentiellement les suivantes (% en poids) 2 61 6 1 5 8 A1 = 62 % Cu = 4 % Li = 10 % Zn - 24 % Les éléments ci-dessus peuvent être remplacés par un ou plusieurs de leurs isotopes pour améliorer leur facteur de diffusion des neutrons. Des monocristaux de tels alliages peuvent être obtenus par une méthode connue de préparation de monocristaux, telles que celles de BridFan ou Czochralski avec utilisation (ou non) de germes et de gradients de température contrôlés. Ils sont préférentiellement élaborés par la méthode décrite dans la demande de brevet français n 86-15774. Ils sont de préférence recuits entre 300 et 500 C pendant une durée de quelques heures à quelques dizaines d'heures pour obtenir une structure homogène et une plus grande finesse des raies de diffraction. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants illustrés par la figure 1 représentant un diagramme de diffraction X correspondant à l'exemple 1 aux faibles angles de diffraction. EXEMPLE I Un alliage de composition Al-19 % Zn - 4,5 Z Cu et 7,5 % Li a été coulé en lingots depuis 750 C sous atmosphère inerte avec une durée de solidification lente de l'ordre de 1 heure entre 620 C et 560 C. Apres refroidissement complet, on a trouvé au sein de la masse solidifiée dans la retassure des monocristaux de taille centimétrique en croissance basaltique sous forme de pyramides à base carrée dont la direction de croissance correspondait exactement à l'axe C de la structure quadratique. L'étude par diffraction des rayons X sur échantillons broyés a révélé un nombre tout à fait exceptionnel de raies de diffraction (méthode Debye et Scherrer) détectables sur diffractomètre (voir fig. 1), du fait de la structure à très grand paramètre de maille (a: 1,4 nm, c z 8,2 nm). La structure obtenue a été contr8lée par microdiffraction électronique sur lames minces. L'analyse des monocristaux massifs déterminée par absorption atomique est la suivante: 261615e Li t 10 % Cu 4,1 X Zn = 24 % reste A1 ce qui correspond à la formule atomique: A15,5 Cul,5 Zn8,5 Li35. Les distances interréticulaires mesurées et les indices de Miller des plans réticulaires sont-reportés au Tableau II. EXEMPLE 2 On a coulé des lingotins de diamètre 18 mm en alliages selon l'invention (en poids 1): ,2 Li - 30 Zn - reste A1 41 Cu - 10,5 Li - 24 Zn - reste A1 9,5 Li - 1,5 Mg - 28 Zn - reste A1 3,7 Cu - 23 Zn - 9 Li - 1,5 Mg - reste A 3,6 Cu - 22 Zn - 2 % Ag - 9,8 Li - 0,5 Mg, reste A1, qui ont subi un recuit de 72 h à 400 C + 72 h à 500 C. Dans ces conditions on a constaté que des alliages appartenant au domaine selon l'invention présentaient une très grande fraction volumique (> 80 %) de gros cristaux de phase quadratique enrobés d'eutectique. Le recuit a pour effet de résorber complètement la plupart des phases primaires telles que S-A1 Li ou des constituants de l'eutectique A12LiMg. Les alliages ci-dessus broyés peuvent constituer un étalon interne de radiocristallographie. Les alliages selon l'invention sont donc utilisables en tant qu'étalons internes en radiocristallographie (diagran=es de poudres) ou comme monochromateurs à grand pouvoir. réflecteur et bonne résolution dans les méthodes d'analyses par dispersion spectrale de rayons X mous ou de neutrons lents. c..> oa (anbTaob ei afniDnls) xneqsTaDopnasd (Z8) ï-= D ('-adldmexa aTOA) UOTIUaAuTl a-il (6'C1) 6C'1B anbTeJpepnb uZ-n3-TIq-iV a2T11V uoVas 9-aa (091)--'91 qd ap avS8STI9N N-i (91) t'$1 *qd ap aileO O-E (OgI)--'.E.l *qd ap ale.iaoOU2T- 0-a (001)--'Oi *qd ap aelBels a-a (08) --'8 *qa ap a8eqSTl'. A-D (OL) --4'L *qj ap aleinew d-A (OL' Z)0L 'Z mnTlluqi ap aptos alvieq&d inaTauue a-a (Zg9'9z) Zf99'Z mnTsseuod ap apTea aellqu4d iV (N quamauuoxBi) ( Ju anbTz1ïsue auTemoa pZ anZZeN TABLEAU II Données radiocristallographiques de la phase tétragonale a: 13,91 A, ce 82,05 A I h.k.1 0.1.1 0.1.2 0.0.7 0.1.4 1.1.0 0.1.7 0.1.9 1.1.7 1.1.8 0.2. 0 1.1.9 d mesuré (A) 13,753 | 13,182 11,602 9,88 8,923 7,582 7,126 6,99 6, 661 d calculé (A) 13,718 1 3,177 | 11,722 | 11,515 1 9,84 1 8,965 1 7,626 1 7,356 | 7,100 6,957 6,687 I II I I I I I,1 i I I I h.k.1 1.2.0 1.2.3 0. 0.14 1.2.6 0.2.9 1.2.7 2.2.1 | 0.3.0 | 1.2.131 1.3.0 | 1.3.5 I d mesuré (A) 6,245 6,011 5,84 5,693 5,518 1 4,904 4,635 4,416 | | 4,242 d calculé (A) 6,223 6,067 5,86 5,664 5,531 5,496 4,911 4,638 4,431 4,400 4,25 h.k.1 0.3.8 1.3.6 | 1.1.18 I 0.3.9 | 1.3.8 | 0.3.101 1.3.9 | 0.0.211 2.2.131 2. 3.0 | 2.3.1 1 d mesuré (A) 4,15 I I | 4,061 4,009 3,962 3,890 I 3,05 I I d calculé (A) 4,226 4,189 4,116 4,134 4,044 4,038 3,963 3,907 3,88 3,859 3,855 h.k.1 2.3.2 1.1.20 2.2.14 2.3.5 1 0.3.13 1 0.0.221 1.3.12 1s2.18I 1. 1.211 2.3.8 1 0.1.221 d mesuré (A) 13,771 13,735 13,6871 13,6261 13,571 d calculé (A) 3,842 3,787 3,768 3,757 3,737 3,730 3,700 3,677 3,631 3,612 3, 603 1 I I I I I I I I I I I I No c" REVENDICATIONS 1. Alliage métallique à grand paramètre de maille (> 1 nm) caractérisé par la formule pondérale suivante: (Al,Zn,Cu)x Lil.x avec 0,88 chacun et à 5 % au total. 2. Alliage suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il contient (en poids %): 6o Al. 65 , Zn 9 3. Alliage selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il contient sensiblement: Zn = 24 % Li = 10 % Cu = 4 % reste Al. 4. Alliage selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué d'une phase tétragonale dont les paramètres sont voisins de a = 1,4 nm et c = 8,2 nm. 5. Utilisation d'un monocristal en alliage correspondant à l'une des revendications 1 à 4 comme monochromateur. 6. Utilisation d'une poudre en alliage correspondant à l'une des revendications 1 à 4 comme étalon interne de radiocristallographie.