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Alliages à mémoire de forme

Les performances mécaniques d’un alliage métallique dépendent non seulement de sa nature, des niveaux de contrainte et de la température atteinte en cours d’utilisation mais aussi de l’histoire du matériau. Un matériau prédéformé et écroui aura une limite d’élasticité plus élevée. On parle d’effet mémoire.

Les matériaux dits à mémoire de forme sont des exemples particulièrement intéressants de ce point de vue. Ce sont des alliages (NiTi par exemple) qui se souviennent de leur forme initiale même après grande déformation lorsqu’ils sont chauffés à une certaine température.

Cet effet mémoire important est dû à une transformation de phase entre la phase B (martensite) et la phase A (austénite) sans changement de forme. A basse température, il est possible de déformer la phase initiale B par maclage (voir la section Arc, corde et tension de ligne. Lorsqu’on réchauffe le matériau, la phase B se transforme en une phase A, et le matériau retrouve sa forme initiale. Il s’agit là de l’effet mémoire de forme.

De plus, la transformation de phase dépend en plus de la contrainte. Il existe ce que l’on appelle un effet superélastique. Ainsi lorsque l’on déforme la phase A, il existe un seuil où le matériau se laisse déformer plus facilement. La réponse à une contrainte n’est pas linéaire (la loi de Hooke n’est pas valide.

Supposons maintenant que l’on prenne un ressort en alliage à mémoire de forme et qu’on le comprime et que l’on effectue plusieurs cycles thermiques. Maintenant retirons la contrainte pour que le ressort reprenne sa forme initiale. Si maintenant on chauffe le ressort, il se met à se comprimer ! Dans ce double effet mémoire, on dit que l’alliage a été éduqué. Etonnant non ?

Les applications sont nombreuses : prothèse de faisceau sanguin, valves, pinces…