CH713034A2 - Watchmaking component comprising a high entropy alloy. - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un composant horloger (1) comportant un alliage haute entropie, l’alliage haute entropie comportant entre 4 et 13 éléments principaux formant une unique solution solide, l’alliage haute entropie présentant une concentration en chaque élément principal comprise entre 1 et 55 % atomique.The invention relates to a watch component (1) comprising a high entropy alloy, the high entropy alloy comprising between 4 and 13 main elements forming a single solid solution, the high entropy alloy having a concentration in each main element of between 1 and 55% atomic.

Description

DescriptionDescription

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

[0001] La présente invention concerne un composant horloger comportant un alliage haute entropie, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un tel composant horloger. L’invention concerne également l’utilisation d’un alliage haute entropie pour fabriquer un composant horloger.The present invention relates to a watch component comprising a high entropy alloy, and a method of manufacturing such a watch component. The invention also relates to the use of a high entropy alloy for manufacturing a watch component.

ART ANTERIEURPRIOR ART

[0002] Les composants horlogers, et particulièrement les ressorts de barillet, sont soumis à de fortes contraintes, notamment au cours de leurs procédés de fabrication, mais aussi pendant leur utilisation.[0002] Watch components, and particularly barrel springs, are subject to strong constraints, particularly during their manufacturing processes, but also during their use.

[0003] Ils doivent notamment présenter une résistance mécanique élevée et une grande ductilité. Or actuellement, les composants horlogers présentent rarement simultanément ces caractéristiques antagonistes.They must in particular have a high mechanical strength and high ductility. Nowadays, watch components rarely simultaneously exhibit these antagonistic characteristics.

RESUME DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

[0004] L’invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique en proposant un composant horloger présentant une résistance mécanique plus élevée et une plus grande ductilité.The invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art by providing a watch component having a higher mechanical strength and greater ductility.

[0005] Pour ce faire, est proposé selon un premier aspect de l’invention, un composant horloger comportant un alliage haute entropie, l’alliage haute entropie comportant entre 4 et 13 éléments principaux formant une unique solution solide, l’alliage haute entropie présentant une concentration en chaque élément principal comprise entre 1 et 55 % atomique. En effet, un tel composant présente une plus grande résistance mécanique et une plus grande ductilité que ceux de l’art antérieur.To do this, is proposed according to a first aspect of the invention, a timepiece component comprising a high entropy alloy, the high entropy alloy comprising between 4 and 13 main elements forming a single solid solution, the high entropy alloy having a concentration in each main element of between 1 and 55 atomic%. Indeed, such a component has a greater mechanical strength and greater ductility than those of the prior art.

[0006] Avantageusement, la concentration en chaque élément principal est comprise entre 10 et 55 % atomique.Advantageously, the concentration in each main element is between 10 and 55 atomic%.

[0007] Selon différents modes de réalisation préférentiels: - l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante: FeaMnbCocCrd dans laquelle a, b, c et d sont compris entre 1 et 55 % atomique; - l’alliage haute entropie peut présenter la formule suivante: Fe5oMn3oCoioCr10; - l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante: Fe8o-xMnxCoioCr10, avec x compris entre 25 et 79% atomique, et de préférence x compris entre 25 et 45% atomique; - l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante: FeaMnbNieCocCrd dans laquelle a, b, c, d et e sont compris entre 1 et 55 % atomique; - l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante Fe2oMn2oNÌ2oCo2oCr2o; - l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante Fe4oMn27NÌ26Co5Cr2; - l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante: TaaNbbHfcZrdCre dans laquelle a, b, c, d et e sont compris entre 1 et 55 % atomique; - l’alliage haute entropie peut en particulier répondre à la formule suivante Ta2oNb2oHf2oZr2oTÌ2o; - l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante: AlaLibMg0SCdTie dans laquelle a, b, c, d et e sont compris entre 1 et 55 % atomique; - l’alliage haute entropie peut en particulier répondre à la formule suivante Al2oLÌ2oMg10Sc2oTÌ3o; - l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante: AlaCobCr0CUdFeeNif dans laquelle a, b, c, d, e et f sont compris entre 1 et 55 % atomique.According to various preferred embodiments: the high entropy alloy may correspond to the following formula: FeaMnbCocCrd in which a, b, c and d are between 1 and 55 atomic%; the high entropy alloy may have the following formula: Fe5oMn3oCoioCr10; the high entropy alloy may correspond to the following formula: Fe8o-xMnxCoioCr10, with x ranging between 25 and 79 atomic%, and preferably x between 25 and 45 atomic%; the high entropy alloy may correspond to the following formula: ## EQU1 ## in which a, b, c, d and e are between 1 and 55 atomic%; the high-entropy alloy can satisfy the following formula Fe2oMn2oN2oCo2oCr2o; the high entropy alloy can satisfy the following formula Fe4oMn27NÌ26Co5Cr2; the high-entropy alloy may correspond to the following formula: TaaNbbHfcZrdCre in which a, b, c, d and e are between 1 and 55 atomic%; the high entropy alloy may in particular correspond to the following formula Ta2oNb2oHf2oZr2oTÌ2o; the high entropy alloy may correspond to the following formula: AlaLibMg0SCdTie in which a, b, c, d and e are between 1 and 55 atomic%; the high entropy alloy may in particular correspond to the following formula Al2oLÌ2oMg10Sc2oTÌ30; the high-entropy alloy can satisfy the following formula: AlaCobCr0CUdFeeNif in which a, b, c, d, e and f are between 1 and 55 atomic%.

- l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante Cri8.2Fei8.2Coi8.2Nii8.2Cui8.2AI9O- the high entropy alloy can satisfy the following formula Cri8.2Fei8.2Coi8.2Nii8.2Cui8.2AI9O

[0008] Avantageusement, l’alliage haute entropie peut comporter un ou plusieurs éléments interstitiels parmi les suivants: C, N, B. Ces éléments interstitiels permettent d’augmenter encore la résistance mécanique de l’alliage.Advantageously, the high entropy alloy may comprise one or more interstitial elements among the following: C, N, B. These interstitial elements make it possible to further increase the mechanical strength of the alloy.

[0009] Avantageusement, l’alliage haute entropie peut comporter un ou plusieurs éléments de durcissement structural parmi les suivants: Ti, Al, Be, Nb, de préférence dans une concentration massique comprise entre 0.1 et 3%.Advantageously, the high entropy alloy may comprise one or more structural hardening elements among the following: Ti, Al, Be, Nb, preferably in a mass concentration of between 0.1 and 3%.

[0010] Selon différents modes de réalisation, le composant horloger peut être un des suivants: un ressort, un ressort de barillet, un ressort sautoir, une cheville, un plateau, une ancre, une tige, une baguette d’ancre, une fourchette d’ancre, une roue, une roue d’échappement, un arbre, un pignon, une masse oscillante, une tige de remontoir, une couronne, une boite de montre, un maillon de bracelet, une lunette de montre, un fermoir de bracelet.According to various embodiments, the watch component may be one of the following: a spring, a barrel spring, a jumper spring, an anchor, a plate, an anchor, a rod, an anchor rod, a fork anchor, wheel, escape wheel, shaft, sprocket, oscillating weight, winding stem, crown, watch case, bracelet link, watch bezel, bracelet clasp .

[0011] Un deuxième aspect de l’invention concerne également l’utilisation d’un alliage haute entropie pour fabriquer un composant horloger, l’alliage haute entropie comportant entre 4 et 13 éléments principaux formant une unique solution solide, l’alliage présentant une concentration en chaque élément principal comprise entre 1 et 55 % atomique.A second aspect of the invention also relates to the use of a high entropy alloy to manufacture a watch component, the high entropy alloy comprising between 4 and 13 main elements forming a single solid solution, the alloy having a concentration in each main element between 1 and 55 atomic%.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0012] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée suivante des modes de réalisation préférés, présentés à titre d’exemple non limitatifs en référence aux figures annexées, parmi lesquelles: la fig. 1 représente schématiquement un ressort de barillet selon un mode de réalisation de l’invention; la fig. 2 représente schématiquement les étapes d’un procédé de fabrication d’un ressort de barillet selon un mode de réalisation de l’invention.Other features and advantages of the present invention will appear more clearly in the following detailed description of the preferred embodiments, given by way of nonlimiting example with reference to the appended figures, in which: FIG. 1 schematically shows a mainspring according to one embodiment of the invention; fig. 2 schematically shows the steps of a method of manufacturing a mainspring according to one embodiment of the invention.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

[0013] La fig. 1 représente un ressort de barillet 1 selon un mode de réalisation. Ce ressort de barillet 1 est réalisé dans un alliage haute entropie.FIG. 1 shows a barrel spring 1 according to one embodiment. This barrel spring 1 is made of a high entropy alloy.

[0014] Dans un tel alliage haute entropie, l’entropie de mélange est élevée et elle rend thermodynamiquement plus stable la phase unique que le mélange de plusieurs phases.In such a high entropy alloy, the entropy mixture is high and makes the thermodynamically more stable single phase than the mixture of several phases.

[0015] Le ressort de barillet est de préférence réalisé dans l’alliage haute entropie décrit dans la publication «Metastable high-entropy dual-phase alloys overcome the strength - ductility trade-off», Zhiming Li et al, Nature 534, 227-230 (09 June 2016). Cet alliage haute entropie présente la formule suivante: Fe8o-xMnxCo10Cr10. x est de préférence compris entre 25 et 79% atomique.The barrel spring is preferably made in the high entropy alloy described in the publication "Metastable high-entropy dual-phase alloys overcome the strength - ductility trade-off", Zhiming Li et al, Nature 534, 227- 230 (09 June 2016). This high entropy alloy has the following formula: Fe8o-xMnxCo10Cr10. x is preferably between 25 and 79 atomic%.

[0016] Plus précisément, selon un premier mode de réalisation, le ressort de barillet peut être réalisé dans un alliage Fe35Mn45Co1oCr1o. Le ressort de barillet ainsi réalisé présente l’avantage de combiner une haute limite à la rupture et une grande ductilité.More specifically, according to a first embodiment, the mainspring can be made of a Fe35Mn45Co1oCr1o alloy. The barrel spring thus produced has the advantage of combining a high limit at break and a high ductility.

[0017] Selon un deuxième mode de réalisation, le ressort de barillet peut être réalisé dans un alliage Fe^Mn^Co^C^o. Le ressort ainsi réalisé présente l’avantage d’avoir une grande résistance à la rupture et une grande ductilité. Il fonctionne en outre suivant un mécanisme TWIP («twinning induced plasticity»), [0018] Selon un troisième mode de réalisation, le ressort de barillet peut être réalisé dans un alliage Fe45Mn35Co10 Cr10. Le ressort de barillet ainsi réalisé présente l’avantage d’avoir encore une plus grande résistance à la rupture et une plus grande ductilité. Il fonctionne en outre suivant un mécanisme TRIP («transformation induced plasticity»), [0019] Selon un quatrième mode de réalisation, le ressort de barillet peut être réalisé dans un alliage Fe5oMn3oCoioCrio.Le ressort de barillet ainsi réalisé présente l’avantage d’avoir encore une plus grande résistance à la rupture et une plus grande ductilité. Il fonctionne selon un mécanisme TRIP avec l’apparition de deux phases, cfc et hc, par un mécanisme de mâclage.According to a second embodiment, the mainspring can be made of an alloy Fe ^ Mn ^ Co ^ C ^ o. The spring thus produced has the advantage of having a high breaking strength and high ductility. It also operates according to a mechanism TWIP ("twinning induced plasticity"), [0018] According to a third embodiment, the mainspring can be made of a Fe45Mn35Co10 Cr10 alloy. The barrel spring thus produced has the advantage of still having greater breaking strength and greater ductility. It also operates according to a TRIP ("transformation induced plasticity") mechanism. According to a fourth embodiment, the barrel spring can be made of a Fe5oMn3oCoioCriO alloy. The thus-produced barrel spring has the advantage of still have greater breaking strength and greater ductility. It operates according to a TRIP mechanism with the appearance of two phases, cfc and hc, by a clipping mechanism.

[0020] L’invention n’est pas limitée à la fabrication d’un ressort de barillet. En effet, d’autres composants horlogers pourraient être fabriqués dans l’alliage haute entropie Fe8o-xMnxCoi0Crio, comme un ressort, une tige, une cheville, un balancier, un axe, un plateau, une ancre, une baguette d’ancre, une fourchette d’ancre, une roue d’échappement, un arbre, un pignon, une masse oscillante, une tige de remontoir, une couronne, un ressort sautoir, une boite de montre, un maillon de bracelet, une lunette de montre, un fermoir de bracelet...The invention is not limited to the manufacture of a mainspring. Indeed, other watch components could be made in the high entropy alloy Fe8o-xMnxCoi0Crio, such as a spring, a rod, an ankle, a balance, an axis, a plate, an anchor, an anchor rod, a anchor fork, escape wheel, shaft, sprocket, oscillating weight, winding stem, crown, jumper spring, watch case, bracelet link, watch bezel, clasp bracelet ...

[0021] La fig. 2 représente schématiquement les étapes d’un procédé de fabrication du ressort de barillet de la fig. 1.FIG. 2 schematically represents the steps of a method of manufacturing the mainspring of FIG. 1.

[0022] Ce procédé comporte une première étape 101 de fabrication d’un lingot en alliage haute entropie. Pour ce faire, on mélange les éléments sous forme pure ou en préalliage, puis ils sont fusionnés et l’ensemble est coulé pour former un lingot.This method comprises a first step 101 for manufacturing a high entropy alloy ingot. To do this, the elements are mixed in pure form or pre-alloy, then they are fused and the whole is cast to form an ingot.

[0023] Le procédé comporte ensuite une étape 102 de forgeage à chaud du lingot.The method then comprises a step 102 of hot forging of the ingot.

[0024] Le procédé comporte ensuite une étape 103 de laminage à chaud.The method then comprises a step 103 of hot rolling.

[0025] Le procédé comporte ensuite une étape 104 de laminage à froid.The method then comprises a cold rolling step 104.

[0026] Le procédé comporte ensuite une étape 105 de tréfilage.The method then comprises a drawing step 105.

[0027] Le procédé comporte ensuite une étape 106 de laminage à froid.The method then comprises a cold rolling step 106.

[0028] Naturellement l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l’invention.Naturally the invention is not limited to the embodiments described with reference to the figures and variants could be envisaged without departing from the scope of the invention.

[0029] Ainsi, dans les exemples précédents, l’alliage Fe8o-xMnx Co10 Cr10a été utilisé. Toutefois, d’autres alliages haute entropie pourraient être utilisés, comme par exemple: — Fe2oMn2oNÌ2oCo20Cr2o, — Fe40Mn27N ϊ260ο50γ2, — Ta2oNb2oHf2oZr2oTÌ2o> — AÌ2oLÌ2oMg10Sc2oTi30, — Cri8.2Fei8.2COl8.2Nil8.2CUl8.2AI9.ο-Thus, in the previous examples, the Fe8o-xMnx Co10 Cr10 alloy was used. However, other high entropy alloys could be used, such as: - Fe2oMn2oN2oCo20Cr2o, - Fe40Mn27N ϊ260ο50γ2, - Ta2oNb2oHf2oZr2oTÌ2o> - AÌ2oLÌ2oMg10Sc2oTi30, - Cri8.2Fei8.2COl8.2Nil8.2CUl8.2AI9.ο-

Claims (10)

Revendicationsclaims 1. Composant horloger comportant un alliage haute entropie, l’alliage haute entropie comportant entre 4 et 13 éléments principaux formant une unique solution solide, l’alliage haute entropie présentant une concentration en chaque élément principal comprise entre 1 et 55 % atomique.1. Watch component comprising a high entropy alloy, the high entropy alloy having between 4 and 13 main elements forming a single solid solution, the high entropy alloy having a concentration in each main element of between 1 and 55 atomic%. 2. Composant horloger selon la revendication précédente, dans lequel l’alliage haute entropie répond à la formule suivante: FeaMnbCocCrd avec a, b, c et d compris entre 1 et 55 % atomique.2. Horological component according to the preceding claim, wherein the high entropy alloy has the following formula: FeaMnbCocCrd with a, b, c and d between 1 and 55 atomic%. 3. Composant horloger selon la revendication 1, dans lequel l’alliage haute entropie répond à la formule suivante: Fe8o-xMnxCoioCr10, avec x compris entre 25 et 79% atomique, et de préférence x compris entre 25 et 45% atomique.3. Watchmaking component according to claim 1, wherein the high entropy alloy has the following formula: Fe8o-xMnxCoioCr10, with x ranging from 25 to 79 atomic%, and preferably x ranging from 25 to 45 atomic%. 4. Composant horloger selon la revendication 1, dans lequel l’alliage haute entropie répond à la formule suivante: FeaMnb. NieCOcCrd dans laquelle a, b, c, d et e sont compris entre 1 et 55 % atomique.4. Watchmaking component according to claim 1, wherein the high entropy alloy has the following formula: FeaMnb. NieCOcCrd in which a, b, c, d and e are between 1 and 55 atomic%. 5. Composant horloger selon la revendication 1, dans lequel l’alliage haute entropie répond à la formule suivante: TaaNbbHf0ZrdCre dans laquelle a, b, c, d et e sont compris entre 1 et 55 % atomique.5. Watchmaking component according to claim 1, in which the high entropy alloy has the following formula: TaaNbbHfOZrdCre in which a, b, c, d and e are between 1 and 55 at%. 6. Composant horloger selon la revendication 1, dans lequel l’alliage haute entropie répond à la formule suivante: AlaLibMg0SCdTie dans laquelle a, b, c, d et e sont compris entre 1 et 55 % atomique.6. Watchmaking component according to claim 1, wherein the high entropy alloy has the following formula: AlaLibMg0SCdTie in which a, b, c, d and e are between 1 and 55 at%. 7. Composant horloger selon la revendication 1, dans lequel l’alliage haute entropie répond à la formule suivante: Ala_ CobCr0CUdFeeNif dans laquelle a, b, c, d, e et f sont compris entre 1 et 55 % atomique.7. Watchmaking component according to claim 1, wherein the high entropy alloy has the following formula: Ala_CoCr0CUdFeeNif in which a, b, c, d, e and f are between 1 and 55 at%. 8. Composant horloger selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’alliage haute entropie comporte un ou plusieurs éléments interstitiels parmi les suivants: C, N, B.8. Horological component according to one of the preceding claims, wherein the high entropy alloy comprises one or more interstitial elements among the following: C, N, B. 9. Composant horloger selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’alliage haute entropie comporte un ou plusieurs éléments de durcissement structural parmi les suivants: Ti, Al, Be, Nb.9. Watchmaking component according to one of the preceding claims, wherein the high entropy alloy comprises one or more elements of structural hardening among the following: Ti, Al, Be, Nb. 10. Utilisation d’un alliage haute entropie pour fabriquer un composant horloger, l’alliage haute entropie comportant entre 4 et 13 éléments principaux formant une unique solution solide, l’alliage présentant une concentration en chaque élément principal comprise entre 1 et 55 % atomique.10. Use of a high entropy alloy to manufacture a watch component, the high entropy alloy comprising between 4 and 13 main elements forming a single solid solution, the alloy having a concentration in each main element of between 1 and 55 atomic% .
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