L’alliage mécanique est une technique de traitement de poudre métallurgique utilisée pour créer des métaux alliés à partir de poudres élémentaires et pré-alliées. Ce processus en deux parties est réalisé par broyage des matériaux de base dans un broyeur à boulets, suivi d’un soudage à froid. Le processus d’alliage mécanique peut produire des métaux de superalliage de concepteur qui héritent des propriétés physiques souhaitables des diverses poudres élémentaires utilisées dans leur création. En raison de cette capacité, le processus a été utilisé pour créer des métaux superalliés utilisés dans la construction d’engins spatiaux et d’équipements satellitaires.
La première étape du processus s’appelle la fracturation. Il s’agit essentiellement de broyer les métaux ou éléments préalliés en une fine poudre. En broyant les matériaux de base en une telle poudre, de meilleures liaisons moléculaires sont formées dans le processus de soudage à froid qui suit. Pour accomplir la tâche de fracturation, un type spécial de broyeur industriel est utilisé.
Le broyeur à boulets est un broyeur rotatif en forme de tonneau qui fonctionne de la même manière qu’un tambour à roche. En mécano-alliage, les métaux soudés à froid sont placés dans le canon avec les supports de broyage. Bien que les supports de broyage puissent varier, les options courantes incluent les cailloux de silex et les billes en céramique ou en acier inoxydable. Lorsque le broyeur à boulets est activé, le baril commence à tourner et fait culbuter la combinaison métal et média de broyage à l’intérieur. Au fur et à mesure que le support tombe en cascade, il broie le métal en poudre pour le préparer à la prochaine étape du processus.
La deuxième partie du processus d’alliage mécanique est le soudage à froid. Cela implique de placer les poudres de composants de pré-alliage ensemble sous l’extrême pression d’un vide. Les poudres métalliques sont ensuite chauffées à des températures élevées auxquelles un processus appelé frittage se produit et des liaisons moléculaires peuvent se former. Ces températures élevées combinées à la pression du vide fondent ou soudent essentiellement la poudre métallique sans qu’il soit nécessaire de la faire fondre.
Le soudage à froid est ainsi nommé car, contrairement au soudage traditionnel, les métaux n’atteignent jamais un stade de fusion. Au lieu de faire fondre les métaux pour réaliser la fusion, le métal soudé à froid est chauffé à moins d’un degré de sa température de fusion en utilisant la pression isostatique à chaud (HIP). Cette température est appelée le point de recristallisation. L’utilisation de HIP dans le processus d’alliage mécanique aide à la création d’une taille de grain uniforme dans tout l’alliage. Elle produit également des métaux résistants à la chaleur et des superalliages. L’utilisation de HIP garantit que toute contrainte moléculaire due au processus de soudage à froid est annulée.