Les métaux réfractaires sont un groupe de cinq métaux : le tungstène (W), le molybdène (Mo), le niobium (Nb), le tantale (Ta) et le rhénium (Re). Ils ont tous des points de fusion très élevés, supérieurs à 2 000 °C. Même à des températures extrêmes, ils conservent leur forme (résistance à la flexion et aux déformations), restent chimiquement stables et résistants. Par exemple, le tungstène fond à 3 422 °C (la température la plus élevée de tous les métaux) et est plus de deux fois plus résistant que le fer à température ambiante. Le rhénium s'évapore facilement à l'air ; il a donc besoin d'être protégé par un gaz inerte pour conserver ses propriétés. Grâce à leurs propriétés particulières, les métaux réfractaires sont des matériaux essentiels pour les industries à haute température.
Aérospatiale : L'alliage de niobium C103 (avec hafnium et titane ) est utilisé pour fabriquer des pièces à parois minces pour moteurs-fusées par impression 3D laser (DED-LP). Des recherches de la NASA montrent qu'après des traitements thermiques spéciaux, cet alliage peut résister à plus de 50 000 cycles de contrainte. Cependant, les pièces imprimées verticalement peuvent parfois se fissurer entre les couches.
Médical : Le tantale est le premier choix pour les implants osseux, car il ne réagit pas avec les tissus corporels. Les pièces poreuses en tantale imprimées en 3D présentent de minuscules trous (20 à 80 micromètres) qui favorisent la croissance des cellules osseuses. Les entreprises allemandes utilisent le frittage sélectif par laser (SLS) pour imprimer directement en 3D des plaques de réparation crânienne sur mesure, évitant ainsi des étapes de traitement supplémentaires.
Poudres améliorées : L'institut America Makes et 6K Additive développent une poudre d'alliage de niobium C103 améliorée. La fusion sur lit de poudre (PBF) et l'impression DED visent à utiliser plus de 95 % du matériau. Une poudre de nickel-silicium (Ni-Si) a été traitée par plasma pour une meilleure fluidité. Cela rend les revêtements imprimés en 3D 30 % plus durs, mais une forte teneur en silicium peut provoquer de minuscules fissures dues aux contraintes résiduelles.
Nouveau frittage : FCT Systems (Allemagne) fabrique des fours à micro-ondes commerciaux pour le frittage de grandes pièces (jusqu'à 500 mm). La poudre de tungstène ainsi traitée est 50 % plus résistante (atteignant 1 200 MPa) qu'avec les anciennes méthodes. Ce procédé est désormais utilisé pour la production en série de tuyères de propulseurs de satellites.
Recyclage des métaux précieux : Le procédé d'électrode rotative plasma (PREP) recycle les déchets d'alliages de titane en poudre à très faible teneur en oxygène (0,05 %), pour un coût 40 % inférieur à celui de la poudre neuve. Samsung (Corée) imprime des grilles d'antennes 5G à l'aide de pâte nano-argent. Cette pâte nécessite une température de prise beaucoup plus faible (150 °C) et présente une très faible résistance électrique (2,5 μΩ·cm), ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour les métaux réfractaires en électronique basse température.
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