jeanflop/post_ocr_correction2 huggingface dataset:
chrome sont substituables dans un délai court, sans qu'il soit nécessaire de rechercher des solutions techniques nouvelles, il est également admis que pour aller plus loin et déplacer 25 % supplémentaires, un effort de recherche et de développement de 3 à 5 ans s'avérerait indispensable pour vérifier la validité des solutions alternatives auxquelles les techniciens ont pu penser. Une des barrières les plus importantes à surmonter relève du domaine de la certification ou de la qualification des produits de substitution, en particulier dans les domaines de grande diffusion (exemple : automobile). Les laboratoires français industriels (Ugine Aciers, Usinor, Sidérurgie, Air Liquide, etc.) travaillent actuellement sur ces thèmes de recherche, avec le concours des pouvoirs publics et en association avec l'université. Le cas du chrome est particulier, dans la mesure où, jusqu'à présent, aucune crise grave n'est venue entraver les approvisionnements occidentaux, de telle sorte que certaines études de laboratoires peuvent apparaître comme académiques. En fait, elles apportent beaucoup dans le domaine de la connaissance des propriétés d'emploi des aciers alliés. Tel n'est pas le cas d'autres métaux non ferreux comme l'étain, le cobalt, l'argent, le tantale et même le titane, qui ont donné lieu à des efforts de substitution très importants de l'industrie, comme cela est mentionné dans le tableau I. On peut considérer aujourd'hui que, pour l'argent, un mouvement inéluctable de substitution s'est déclenché, sauf dans le domaine de la photographie où l'ampleur des problèmes technologiques est telle que l'on imagine difficilement un basculement du marché vers d'autres produits photo-sensibles, à court terme. En ce qui concerne le cobalt, les usages métalliques de ce produit ont perdu beaucoup de terrain depuis dix ans face à la vague des solutions de substitution, qui apportent aux firmes qui les mettent en œuvre un avantage industriel et commercial considérable sur le marché mondial. Il s'agit pour l'essentiel de groupes américains. Le cas de l'étain est intéressant car il montre que la profession du fer-blanc (secteur d'activités très dynamique et largement exportateur sur le plan français) n'a pas négligé les efforts de recherche et développement ou d'investissements pour être prête à lancer sur
importants de l'industrie, comme cela est mentionné dans le tableau I. On peut considérer aujourd'hui que, pour l'argent, un mouvement inéluctable de substitution s'est déclenché, sauf dans le domaine de la photographie où l'ampleur des problèmes technologiques est telle que l'on imagine difficilement un basculement du marché vers d'autres produits photo-sensibles, à court terme. En ce qui concerne le cobalt, les usages métalliques de ce produit ont perdu beaucoup de terrain depuis dix ans face à la vague des solutions de substitution, qui apportent aux firmes qui les mettent en œuvre un avantage industriel et commercial considérable sur le marché mondial. Il s'agit pour l'essentiel de groupes américains. Le cas de l'étain est intéressant car il montre que la profession du fer-blanc (secteur d'activités très dynamique et largement exportateur sur le plan français) n'a pas négligé les efforts de recherche et développement ou d'investissements pour être prête à lancer sur le marché des produits de substitution (fer chromé, fer à faible taux d'étain passivé). La nouvelle étape, beaucoup plus prospective et risquée, est de développer un fer-noir verni, sans revêtement métallique. TABLEAU I Études de substitutions à des métaux non ferreux Domaines de substitution Potentiel Résultats obtenus étudiés de substitution Argent Matériaux de contacts électriques (disX Encourageants (premiers alliages de joncteurs, commutateurs, etc.) substitution mis au point) Alliages de brasure en mécanique XX Spectaculaires, grâce à des techniques (automobile, électro-ménager, etc.) d'assemblage nouvelles, automatisées et plus performantes Cobalt Superalliages pour l'aéronautique XXX Très importants, grâce à la mobilisation de laboratoires américains nickel surtout Outils de coupe cémentés X Les études de laboratoires ont été positives (France), dans la voie du remplacement du cobalt. Les céramiques apparaissent également comme des concurrents Alliages du type stellite XX Encourageants : • nouvelles techniques de revêtements (laser, B.E., etc.) • alliages de substitution • entrée en force des céramiques supprimant le stellitage Sels et oxydes faible II s'agit sans doute du marché le plus résistant aux efforts de substitution Étain Revêtement du fer-noir (fer étamé) XX De nombreux produits de substitution sont apparus (en France, notamment) mais, pour l'instant, la pénétration de ces produits
Argent Matériaux de contacts électriques (disX Encourageants (premiers alliages de joncteurs, commutateurs, etc.) substitution mis au point) Alliages de brasure en mécanique XX Spectaculaires, grâce à des techniques (automobile, électro-ménager, etc.) d'assemblage nouvelles, automatisées et plus performantes Cobalt Superalliages pour l'aéronautique XXX Très importants, grâce à la mobilisation de laboratoires américains nickel surtout Outils de coupe cémentés X Les études de laboratoires ont été positives (France), dans la voie du remplacement du cobalt. Les céramiques apparaissent également comme des concurrents Alliages du type stellite XX Encourageants : • nouvelles techniques de revêtements (laser, B.E., etc.) • alliages de substitution • entrée en force des céramiques supprimant le stellitage Sels et oxydes faible II s'agit sans doute du marché le plus résistant aux efforts de substitution Étain Revêtement du fer-noir (fer étamé) XX De nombreux produits de substitution sont apparus (en France, notamment) mais, pour l'instant, la pénétration de ces produits sur le marché reste modeste Tantale Outils cémentés XX Des études de laboratoires ont permis d'imaginer une substitution par le niobium et le hafnium Condensateurs X Les condensateurs aluminium sont de bons substituts dans certaines conditions d'utilisation Ainsi, en l'espace de quelques années, les laboratoires industriels et universitaires ont su imaginer des solutions technologiques nouvelles, sources de nouveaux progrès, face à une concurrence étrangère qui considère le thème de la substitution des matériaux métalliques comme un thème très porteur. L'exemple américain donne la dimension du problème. Par exemple, la NASA conduit un programme intitulé COSAM (Conservation of Strategic Aerospace Materials) qui a entrepris l'étude complète des substitutions du cobalt, du tantale et du niobium dans les super alliages, de la même façon qu'est mené un travail sur les nouveaux procédés et les nouveaux matériaux. Une répartition fine du travail a été décidée, en association avec de nombreux laboratoires industriels ou universitaires. 3. L'ÉMERGENCE DES MATERIAUX NOUVEAUX De façon très volontariste, le Japon a placé le développement des matériaux nouveaux parmi les préoccupations dominantes du pays, sur le même plan que le développement des filières électroniques, informatiques ou robotiques. Les différents organismes gouvernementaux, à caractère scientifique et technique, ont été mobilisés.
imaginer des solutions technologiques nouvelles, sources de nouveaux progrès, face à une concurrence étrangère qui considère le thème de la substitution des matériaux métalliques comme un thème très porteur. L'exemple américain donne la dimension du problème. Par exemple, la NASA conduit un programme intitulé COSAM (Conservation of Strategic Aerospace Materials) qui a entrepris l'étude complète des substitutions du cobalt, du tantale et du niobium dans les super alliages, de la même façon qu'est mené un travail sur les nouveaux procédés et les nouveaux matériaux. Une répartition fine du travail a été décidée, en association avec de nombreux laboratoires industriels ou universitaires. 3. L'ÉMERGENCE DES MATERIAUX NOUVEAUX De façon très volontariste, le Japon a placé le développement des matériaux nouveaux parmi les préoccupations dominantes du pays, sur le même plan que le développement des filières électroniques, informatiques ou robotiques. Les différents organismes gouvernementaux, à caractère scientifique et technique, ont été mobilisés. Une récente délégation japonaise, reçue par le CESTA en France, est venue présenter les technologies « transférables » et disponibles pour des clients français. Le thème « matériaux » devient un de ceux qui seront de plus en plus évoqués dans les grands accords industriels internationaux. Nul doute n'est permis quant aux bouleversements qui naîtront des développements à attendre, en particulier pour l'industrie des métaux de base même si le clivage matériaux nouveaux / matériaux traditionnels n'est pas toujours justifié. Deux exemples permettent d'illustrer ce propos : — la fonte a reconquis une petite partie du terrain laissé depuis plusieurs années aux alliages d'aluminium grâce à une nouvelle technique de fonderie à paroi mince (industrie automobile) ; la fonte, matériau traditionnel, retrouve ses lettres de noblesse ; — l'aluminium, connu traditionnellement sous la forme de produits de fonderie ou de produits corroyés, élargira son domaine d'utilisation grâce à de nouvelles nuances (alliages aluminium-lithium pour l'aéronautique qui seront sans doute en compétition avec les composites à matrice organique), à des produits particuliers dotés de performances étonnantes (composites à matrice d'aluminium renforcé de fibres pour pistons, ou encore grâce à des poudres d'aluminium à structure micro-cristallisée obtenue par hypertrempe, transformées en demi-produits).
quant aux bouleversements qui naîtront des développements à attendre, en particulier pour l'industrie des métaux de base même si le clivage matériaux nouveaux / matériaux traditionnels n'est pas toujours justifié. Deux exemples permettent d'illustrer ce propos : — la fonte a reconquis une petite partie du terrain laissé depuis plusieurs années aux alliages d'aluminium grâce à une nouvelle technique de fonderie à paroi mince (industrie automobile) ; la fonte, matériau traditionnel, retrouve ses lettres de noblesse ; — l'aluminium, connu traditionnellement sous la forme de produits de fonderie ou de produits corroyés, élargira son domaine d'utilisation grâce à de nouvelles nuances (alliages aluminium-lithium pour l'aéronautique qui seront sans doute en compétition avec les composites à matrice organique), à des produits particuliers dotés de performances étonnantes (composites à matrice d'aluminium renforcé de fibres pour pistons, ou encore grâce à des poudres d'aluminium à structure micro-cristallisée obtenue par hypertrempe, transformées en demi-produits). Jante en matériau composite pour la Formule 1. (source Société MOC-Aisne) En fait, il est probable que la course aux substitutions se fera de plus en plus dans le sillage des matériaux nouveaux. Trois groupes de matériaux méritent un intérêt particulier : les alliages métalliques à propriétés particulières (essentiellement les alliages légers), les polymères techniques et les composites et, enfin, les céramiques techniques (par opposition aux céramiques traditionnelles). Dans le cadre de leurs grands programmes technologiques (programme aéronautique, programme de développement d'armements nouveaux, programmes de maîtrise de l'énergie pour l'essentiel), les pays occidentaux soutiennent massivement les efforts de recherche et de développement concernant les matériaux. Les retombées, en matière de substitution, seront importantes. L'exemple des céramiques techniques permet de mesurer les enjeux, en termes de marchés à conquérir (tableau II). Il s'agit de matériaux tels que oxydes, carbures ou nitrures principalement. TABLEAU II Emploi des céramiques techniques Développements nouveaux Substitution provoquée Outils de coupe (sialon, carbure cémenté, alumines, etc.) Echangeurs de chaleur Métaux non ferreux ou aciers inox Roues de turbines (aéro nautiques ou terrestres) nickel Roulements (aéronautiques) Aciers moyennement alliés ou applications de grande masse) Utilisation des céramiques dans l'automobile : piston et culasse. (source RNUR) Le groupe des
alliages légers), les polymères techniques et les composites et, enfin, les céramiques techniques (par opposition aux céramiques traditionnelles). Dans le cadre de leurs grands programmes technologiques (programme aéronautique, programme de développement d'armements nouveaux, programmes de maîtrise de l'énergie pour l'essentiel), les pays occidentaux soutiennent massivement les efforts de recherche et de développement concernant les matériaux. Les retombées, en matière de substitution, seront importantes. L'exemple des céramiques techniques permet de mesurer les enjeux, en termes de marchés à conquérir (tableau II). Il s'agit de matériaux tels que oxydes, carbures ou nitrures principalement. TABLEAU II Emploi des céramiques techniques Développements nouveaux Substitution provoquée Outils de coupe (sialon, carbure cémenté, alumines, etc.) Echangeurs de chaleur Métaux non ferreux ou aciers inox Roues de turbines (aéro nautiques ou terrestres) nickel Roulements (aéronautiques) Aciers moyennement alliés ou applications de grande masse) Utilisation des céramiques dans l'automobile : piston et culasse. (source RNUR) Le groupe des matériaux macromoléculaires (renforcés ou non de fibres) pourrait donner lieu à un exposé du même genre. Bien entendu, ces développements technologiques demanderont sans doute du temps et beaucoup d'argent. Face aux évolutions des matériaux traditionnels (aciers alliés, alliages légers, superalliages, etc.) qui ne manqueront pas de se produire aussi, l'utilisateur final aura à faire des choix, avec le souci d'obtenir les meilleures performances, au meilleur prix, afin de défendre ses propres produits sur le marché. La polydisciplinarité des spécialistes du bureau d'études deviendra de plus en plus nécessaire. BIBLIOGRAPHIE 1. La substitution des matériaux : la situation américaine. Note de M. BODELLE, conseiller scientifique à Washington 11.1.84. 2. Matériaux Energie. Actes du colloque de Sophia-Antipolis 20-21 janvier 1983. 3. National Symposium on critical and strategy materials 5-7 juin 1978 Washington American Chemical Society. 4. Review of technological requirements for high temperature materials R & D Publication EUR 5623 CEE -1979. 5. Colloque sur les polymères organiques utilisables à températures élevées et leurs applications Durabilité - Environnement Rueil-Malmaison 17-19 novembre 1982 IFP. 6. Technologies japonaises transférables. Journées d'information JITA / CESTA 17 octobre 1983 Publication CESTA. 7. Les plastiques techniques Étude du Crédit National - Avril 1983. 8. Publications du Centre
final aura à faire des choix, avec le souci d'obtenir les meilleures performances, au meilleur prix, afin de défendre ses propres produits sur le marché. La polydisciplinarité des spécialistes du bureau d'études deviendra de plus en plus nécessaire. BIBLIOGRAPHIE 1. La substitution des matériaux : la situation américaine. Note de M. BODELLE, conseiller scientifique à Washington 11.1.84. 2. Matériaux Energie. Actes du colloque de Sophia-Antipolis 20-21 janvier 1983. 3. National Symposium on critical and strategy materials 5-7 juin 1978 Washington American Chemical Society. 4. Review of technological requirements for high temperature materials R & D Publication EUR 5623 CEE -1979. 5. Colloque sur les polymères organiques utilisables à températures élevées et leurs applications Durabilité - Environnement Rueil-Malmaison 17-19 novembre 1982 IFP. 6. Technologies japonaises transférables. Journées d'information JITA / CESTA 17 octobre 1983 Publication CESTA. 7. Les plastiques techniques Étude du Crédit National - Avril 1983. 8. Publications du Centre de prospective et d'évaluation du ministère de l'Industrie et de la Recherche (Études et lettres flash). En fait, ces matériaux peuvent se répartir approximativement en quatre familles selon l'usage qui en est fait : a) Les matériaux de construction des structures des véhicules aérospatiaux ; b) Les matériaux de construction des moteurs ; c) Les matériaux constitutifs des équipements — notamment électroniques — embarqués ; d) Les carburants et propergols (si on convient d'appeler matériaux ce type de produits). A ces classes correspondent certaines conditions spécifiques imposées aux matériaux et donc des familles de matériaux capables de remplir ces conditions. Pour illustrer chacune de ces familles on citera les alliages légers d'aluminium, les superalliages de nickel, le silicium et le kérosène. 1.3. Le rapprochement des deux paragraphes précédents fournit une méthode d'approche du problème des matériaux de substitution dans l'industrie aérospatiale : on pourrait en effet examiner, pour chaque famille de matériaux, les trois classes de situations conduisant à des substitutions de matériaux. En fait on ne procédera pas, dans ce qui suit, d'une façon aussi systématique. On ne dira rien des matériaux caractéristiques de l'électronique et de l'informatique qui, malgré le rôle essentiel qu'ils jouent dans les véhicules aérospatiaux,
des moteurs ; c) Les matériaux constitutifs des équipements — notamment électroniques — embarqués ; d) Les carburants et propergols (si on convient d'appeler matériaux ce type de produits). A ces classes correspondent certaines conditions spécifiques imposées aux matériaux et donc des familles de matériaux capables de remplir ces conditions. Pour illustrer chacune de ces familles on citera les alliages légers d'aluminium, les superalliages de nickel, le silicium et le kérosène. 1.3. Le rapprochement des deux paragraphes précédents fournit une méthode d'approche du problème des matériaux de substitution dans l'industrie aérospatiale : on pourrait en effet examiner, pour chaque famille de matériaux, les trois classes de situations conduisant à des substitutions de matériaux. En fait on ne procédera pas, dans ce qui suit, d'une façon aussi systématique. On ne dira rien des matériaux caractéristiques de l'électronique et de l'informatique qui, malgré le rôle essentiel qu'ils jouent dans les véhicules aérospatiaux, ne sont généralement pas spécifiques de l'industrie aérospatiale. On ne mentionnera les matériaux pour moteurs et les carburants que pour illustrer les situations d'épuisement ou d'embargo potentiels. L'essentiel du propos sera consacré aux raisons de progrès qui conduisent à substituer dans les structures des aéronefs des matériaux actuels par des matériaux nouveaux. 2. LA RECHERCHE DE MATERIAUX DE SUBSTITUTION, PAR CRAINTE D'INTERRUPTION DES APPROVISIONNEMENTS 2.1. La situation que l'on évoque ici est bien connue : un certain matériau, essentiel à la constitution ou au fonctionnement d'un dispositif, est en voie d'épuisement ou produit par des Etats dont on peut craindre qu'ils interrompent leurs fournitures pour une raison ou une autre (acte politique délibéré, paralysie de l'appareil productif, etc.). Il est alors important de pouvoir disposer d'un matériau de substitution, soit pour s'affranchir immédiatement de la dépendance constatée, soit pour se ménager une solution de secours si l'interruption des approvisionnements devait effectivement survenir. Cette problématique générale concerne évidemment le secteur aérospatial ; on en donnera ci-dessous deux exemples. 2.2. La technologie des turboréacteurs modernes exige des pièces résistantes travaillant à très haute température. Pour réaliser certaines de ces pièces, on fait appel à des « superalliages » dans la constitution desquels
matériaux nouveaux. 2. LA RECHERCHE DE MATERIAUX DE SUBSTITUTION, PAR CRAINTE D'INTERRUPTION DES APPROVISIONNEMENTS 2.1. La situation que l'on évoque ici est bien connue : un certain matériau, essentiel à la constitution ou au fonctionnement d'un dispositif, est en voie d'épuisement ou produit par des Etats dont on peut craindre qu'ils interrompent leurs fournitures pour une raison ou une autre (acte politique délibéré, paralysie de l'appareil productif, etc.). Il est alors important de pouvoir disposer d'un matériau de substitution, soit pour s'affranchir immédiatement de la dépendance constatée, soit pour se ménager une solution de secours si l'interruption des approvisionnements devait effectivement survenir. Cette problématique générale concerne évidemment le secteur aérospatial ; on en donnera ci-dessous deux exemples. 2.2. La technologie des turboréacteurs modernes exige des pièces résistantes travaillant à très haute température. Pour réaliser certaines de ces pièces, on fait appel à des « superalliages » dans la constitution desquels interviennent des métaux peu courants comme le cobalt et le chrome. Pour se limiter à ce dernier, on note que la quasi-totalité de la production mondiale de chrome est due à cinq pays : l'Union soviétique, l'Afrique du Sud, l'Albanie, les Philippines et le Zimbabwe. Un Etat constructeur de matériels aéronautiques, qui aurait des doutes sur la stabilité de ces pays producteurs ou sur la permanence de relations amicales avec ceux-ci, s'efforcera naturellement de s'affranchir de ce lien de dépendance en cherchant des matériaux de substitution. En l'occurrence, il y a là un motif supplémentaire pour soutenir des recherches sur les céramiques dont on attend du reste des performances supérieures à celles qu'offrent les solutions actuelles. 2.3. On serait sans doute étonné de ne pas trouver, dans un paragraphe consacré à la raréfaction — réelle ou redoutée — de certains matériaux, une mention du pétrole. De fait, les variations du prix du carburant au cours de la dernière décennie ont conduit l'industrie aéronautique à chercher à contrecarrer les influences néfastes de ces variations sur la vente de leurs produits. La voie principalement suivie a été — et reste — la recherche d'une diminution de la consommation de carburant des aéronefs,
aéronautiques, qui aurait des doutes sur la stabilité de ces pays producteurs ou sur la permanence de relations amicales avec ceux-ci, s'efforcera naturellement de s'affranchir de ce lien de dépendance en cherchant des matériaux de substitution. En l'occurrence, il y a là un motif supplémentaire pour soutenir des recherches sur les céramiques dont on attend du reste des performances supérieures à celles qu'offrent les solutions actuelles. 2.3. On serait sans doute étonné de ne pas trouver, dans un paragraphe consacré à la raréfaction — réelle ou redoutée — de certains matériaux, une mention du pétrole. De fait, les variations du prix du carburant au cours de la dernière décennie ont conduit l'industrie aéronautique à chercher à contrecarrer les influences néfastes de ces variations sur la vente de leurs produits. La voie principalement suivie a été — et reste — la recherche d'une diminution de la consommation de carburant des aéronefs, le service rendu par ces aéronefs restant égal par ailleurs. On reviendra sur ce sujet au paragraphe suivant, mais on relèvera ici, à titre de curiosité, que ces actions ont conduit à alléger les structures en substituant à des matériaux métalliques des matériaux composites dont une matière première est précisément le pétrole. Bien entendu, c'est le bilan économique positif qui justifie une opération qui pourrait paraître, à première vue, paradoxale. On peut noter que certaines tentatives ont été amorcées pour s'affranchir radicalement du pétrole. L'idée était de substituer au kérosène l'hydrogène liquide que ses propriétés thermodynamiques rendent attrayant. L'utilisation de l'hydrogène liquide comme carburant d'aviation exigerait un effort technologique considérable. Pour ne citer que deux problèmes, la faible densité de l'hydrogène conduirait à bouleverser l'architecture des aéronefs afin de les doter de réservoirs de taille convenable, le caractère cryogénique de l'hydrogène liquide poserait des problèmes difficiles d'isolation, de manipulation du carburant, de tenue des matériaux, etc. Finalement, l'énormité de l'entreprise et l'incrédulité croissante quant à l'imminence de l'épuisement des réserves de pétrole ont conduit à ne donner pour l'instant aucune suite à ces projets. 3. LES SUBSTITUTIONS DE MATERIAUX INDUITES PAR LE PROGRÈS TECHNIQUE 3.1. Quittons maintenant les considérations précédentes