Nous continuons de passer en revue certains des matériaux les plus importants du traitement thermique et de la métallurgie.

Le cérium (symbole chimique : Ce)

Le cérium est un métal malléable d’argent pâle (fig. 1) qui devient terni lorsqu’il est exposé à l’air et est suffisamment mou pour être coupé avec une lame. Il est considéré comme un élément de terres rares et se trouve toujours en combinaison avec d’autres éléments de terres rares. Le cérium est le 25e élément le plus abondant, ce qui le rend aussi répandu que le cuivre. Dans l’air, le cérium s’oxyde rapidement, formant une échelle qui s’estompe de telle sorte qu’un échantillon de la taille d’un centimètre se corrode complètement en 1 an.

Le cérium a été découvert en 1803 par le chimiste suédois Jöns Jakob Berzelius et le physicien Wilhelm Hisinger. Berzelius est considéré comme l’un des fondateurs de la chimie moderne et est connu pour sa détermination des poids atomiques, ainsi que pour être le découvreur de plusieurs éléments. La même année, le cérium a été découvert indépendamment en Allemagne par le chimiste Martin Heinrich Klaproth. Considéré comme le principal chimiste allemand de son temps, Klaproth a également découvert l’uranium et le zirconium. Le Cérium a été nommé par Berzelius d’après la planète naine Cérès, découverte deux ans plus tôt et nommée d’après la déesse romaine de l’agriculture, des cultures céréalières, de la fertilité et des relations maternelles.

Le métal cérium est hautement pyrophorique, ce qui signifie qu’il brûle et émet des étincelles lorsqu’il est rayé ou frappé. Pour cette raison, c’est un composant majeur de l’alliage mischmetal (Fig. 2), une application pour laquelle est le silex dans les briquets à cigarettes et à gaz.

Le cérium a été récemment combiné avec de l’aluminium pour former un nouvel alliage avec la promesse d’une résistance à haute température. La clé de la performance à haute température de l’alliage est un composé spécifique d’aluminium-cérium, ou intermétallique, qui se forme à l’intérieur des alliages lorsqu’ils sont fondus et coulés. Cet intermétallique ne fond qu’à des températures supérieures à 1093 ° C (2000 ° F).

Cette tolérance à la chaleur rend les alliages aluminium–cérium très attrayants pour une utilisation dans les moteurs à combustion interne. Les essais ont montré que les nouveaux alliages étaient stables à 300ºC (572ºF), une température qui provoquerait la désintégration des alliages traditionnels. De plus, la stabilité de cet intermétallique élimine parfois le besoin de traitements thermiques généralement nécessaires pour les alliages d’aluminium.

Voici quelques faits intéressants sur le cérium.

• Numéro atomique: 58
• Poids atomique: 140,116
• Point de fusion: 1071 K (798 ° C ou 1468 ° F)
• Point d’ébullition: 3697 K (3424 ° C ou 6195 ° F)
• Densité: 6,770 grammes par centimètre cube
• Phase à température ambiante: Classification des éléments solides: Métal