CH713034A2 - Composant horloger comportant un alliage haute entropie. - Google Patents

Composant horloger comportant un alliage haute entropie. Download PDF

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CH713034A2 CH01298/16A CH12982016A CH713034A2 CH 713034 A2 CH713034 A2 CH 713034A2 CH 01298/16 A CH01298/16 A CH 01298/16A CH 12982016 A CH12982016 A CH 12982016A CH 713034 A2 CH713034 A2 CH 713034A2
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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.

Description

Description
DOMAINE TECHNIQUE
[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.
ART ANTERIEUR
[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.
[0003] Ils doivent notamment présenter une résistance mécanique élevée et une grande ductilité. Or actuellement, les composants horlogers présentent rarement simultanément ces caractéristiques antagonistes.
RESUME DE L’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.
[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.
[0006] Avantageusement, la concentration en chaque élément principal est comprise entre 10 et 55 % atomique.
[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.
- l’alliage haute entropie peut répondre à la formule suivante 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.
[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%.
[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.
[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.
BREVE DESCRIPTION DES 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.
DESCRIPTION DETAILLEE
[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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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...
[0021] La fig. 2 représente schématiquement les étapes d’un procédé de fabrication du ressort de barillet de la 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.
[0023] Le procédé comporte ensuite une étape 102 de forgeage à chaud du lingot.
[0024] Le procédé comporte ensuite une étape 103 de laminage à chaud.
[0025] Le procédé comporte ensuite une étape 104 de laminage à froid.
[0026] Le procédé comporte ensuite une étape 105 de tréfilage.
[0027] Le procédé comporte ensuite une étape 106 de laminage à froid.
[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.
[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-

Claims (10)

  1. Revendications
    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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
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