ALLIAGES DE MANGANÈSE ET D'ALUMINIUM

Étude théorique. — Courbe de fusibilité. — Nous venons de déterminer la courbe de fusibilité des alliages aluminiummanganèse, mais nous n'avons pas encore terminé les analyses

des alliages utilisés. Voici rapportés, à la mise au creuset, les points de fusion trouvés :

Al

Mn

Point de fusion

Mais, nous le répétons, ces chiffres ne peuvent être regardés que comme provisoires, les analyses des alliages n'étant pas terminées.

Métallographie (Album, PL Cil, Phot. 400 h 403). — L'étude micrographique de ces alliages n'est pas encore terminée ; toutefois, les recherches que nous avons faites nous permettent de croire à une combinaison Al-Mn correspondant à environ 15 0/0 de manganèse et h l'existence de deux solutions solides, l'une à teneur moyenne en manganèse (entre 45 et 60 0/0 environ), l'autre à très haute teneur en aluminium (90 à 100 0/0 Al).

Etude chimique. — Nous avons, en 1900, effectué des recherches sur les alliages aluminium-manganèse par voie aluminothermique. Rappelons tout d'abord que Wôhler et Michel préparèrent une combinaison correspondant à la formule MnAl3 en fondant du chlorure de manganèse et de l'aluminium, en présence de chlorure sôdico-potassique; ils obtinrent ainsi une poudre cristalline d'un gris foncé.

Dans nos recherches sur ces alliages, nous avons utilisé de l'oxyde manganique Mn203 aussi pur que nous avons pu le trouver dans le commerce ; nous l'avons réduit par l'aluminium en excès. Les résultats donnés par ces expériences ont été les suivants :

1° La limite d'inflammation correspond à l'expérience dans laquelle on obtiendrait en théorie le composé MnAl4.

Il est impossible d'obtenir des résultats avec des proportions d'aluminium supérieures à celles de cette expérience. En chauffant le creuset, on n'obtient, en effet, que des petites masses métalliques prises dans le corindon et ne pouvant être triées ;

2° Dans toutes ces expériences, il se produit des pertes énormes qui ont lieu sous forme de protoxyde de manganèse ;

3° Lorsque Ton fait réagir l'aluminium sur l'oxyde manganique suivant les proportions correspondant h MnAl'*, on n'obtient qu'une masse de corindon dans laquelle se trouvent répartis des rognons métalliques fort rares d'ailleurs; quelques-uns de ces rognons atteignent cependant un certain volume; ils contiennent alors des cristaux filiformes très nets, dont quelques-uns ont pu être séparés de la masse ;

4° Les culots donnés par les proportions théoriques correspondant à MnAl* et MnAl2 ne paraissent subir aucune altération à l'air ; ils semblent tous contenir le composé MnAl3 que nous avons pu isoler;

5° Les culots métalliques obtenus dans les expériences comprises entre celles qui donneraient théoriquement Mn?Al et Mn5Al tombent en poussière très rapidement. Ils contiennent tous un composé parfaitement cristallisé que Ton peut séparer de la masse à la main ou sur un tamis et qui correspond à la formule Mn2Al3;

5° Aucun des culots préparés dans ces expériences n'est malléable, tous se brisent facilement sous le marteau et peuvent être pulvérisés au mortier d'Abich.

Le composé Mn2Al3 est préparé sous forme de cristaux lamellaires extrêmement brillants et de poudre cristalline rappelant la couleur du fer. Le composé MnAl3 est obtenu en poudre très brillante, d'un gris argent. Enfin la combinaison MnAl4 se présente en cristaux d'une finesse extraordinaire. Tous ces composés sont durs et cassants. La densité des deux premiers est :

ALLIAGES DE MANGANÈSE j04l

Mû Al 3.

Densités Irourées

Densités théoriques

Tandis que MnAl3 ne paraît subir aucune altération à l'air, Mn?Al3 se transforme rapidement en poudre, mais cela sans augmentation de poids. Il faut donc attribuer cette altération à un changement allotropique.

Magnétisme. — Le magnétisme des alliages aluminiummanganèse est particulièrement intéressant h signaler. On ne connaît que trois métaux magnétiques à la température ordinaire : le fer, le nickel et le cobalt. On sait que, portés à une certaine température qui varie avec chaque métal, ces corps deviennent non magnétiques ou, du moins, très peu magnétiques.

D'autre part, on connaît des alliages de métaux magnétique» avec un métal non magnétique qui sont magnétiques; on en connaît de non magnétiques. C'est ainsi que les alliages de fer et d'aluminium sont magnétiques jusqu'à environ 20 0/0 d'aluminium ; ils ne sont pas magnétiques pour une teneur en aluminium plus grande.

On connaît même des alliages de deux métaux magnétiques qui ne sont pas magnétiques, tels certains aciers au nickel.

Mais les alliages aluminium-manganèse constituent le premier exemple d'alliages magnétiques formés de métaux non magnétiques, du moins à la température ordinaire.

On peut trouver trace de la constatation de ce phénomène dans une note qui a passé à peu près inaperçue et qui a été présentéepar M. Hogg à la Société Britannique pour l'Avancement des Sciences, en 1892, à Edimbourg.

Les alliages présentés par M. Hogg ont été obtenus en fondant du ferro-manganèse avec de l'aluminium. On utilisait environ 22 kilogrammes de ferro-manganèse à 82 0/0 de manganèse et 2k*,5 d'aluminium. Les alliages obtenus étaient magnétiques.

La question a été reprise par M. Heustler, dont le premier mémoire a été lu, le 12 juin 1903, à la Société allemande de Physique.

Les alliages magnétiques présentés par M. Heustler étaient les suivants :

Manganèse-aluminium ;

Manganèse-antimoine ;

Manganèse-étain ;

Manganèse-bismuth ;

Manganèse-arsenic ;

Manganèse-bore.

De plus, Ton a étudié de très nombreux alliages cuivremanganèse-aluminium qui jouissent des mêmes propriétés. M. Heustler affirme de suite :

« On voit que nous pouvons désormais obtenir des bronzes magnétiques de faibles hystérèses, selon toute apparence avec une susceptibilité d'aimantation qui atteint en nombre rond les 2/3 de celle de la fonte. »

La découverte de ces alliages magnétiques est due au plus grand des hasards : M. Heustler s'occupait des recherches sur les bronzes de manganèse à la Isabellenhûtte, à Di lienbourg.

Il remarqua qu'un alliage de manganèse, d'étain et de cuivre adhérait à un outil qui était devenu accidentellement magnétique.

Ce fut le point de départ de recherches que nous rappellerons très succinctement.

Tout d'abord on a établi que l'alliage de cuivre à 30 0/0 de manganèse (cupro-manganèse du commerce) ne possède pas le moindre magnétisme, même quand il renferme 1,2 0/0 de fer. Le magnétisme devait donc être la conséquence de l'alliage avec l'étain, et alors s'est élevée la question de savoir si d'autres substances n'étaient pas susceptibles de produire le même effet. Le carbone, le silicium, le phosphore furent sans effet; le cas était tout autre avec l'arsenic, l'antimoine, le bismuth (qui est diamagnétique) et surtout avec l'aluminium. De nou-

velles recherches furent faites sur les alliagesaluminium-manganèse. On avait d'ailleurs trouvé de nombreuses difficultés à préparer et étudier les alliages avec l'antimoine et le bismuth.

On reconnut qu'avec les alliages aluminium-manganèse l'effet maximum était atteint avec l'alliage renfermant un atome de manganèse et un atome d'aluminium.

Lorsqu'on considère les alliages renfermant du cuivre, la susceptibilité de ces produits augmente notablement avec la teneur croissante en MnÀl. Voici, d'ailleurs, les chiffres que Ton a obtenus :

H étant égale à 100, on a, avec :

28,8 0/0 MnAl g = 3,200