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.
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.
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.
Ils doivent notamment présenter une résistance mécanique élevée et une grande ductilité. Or actuellement, les composants horlogers présentent rarement simultanément ces caractéristiques antagonistes.
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.
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.
Avantageusement, la concentration en chaque élément principal est comprise entre 10 et 55 % atomique.
Selon différents modes de réalisation préférentiels:
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.
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%.
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.
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.
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
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.
Le ressort de barillet est de préférence réalisé dans l'alliage haute entropie décrit dans la publication "
Plus précisément, selon un premier mode de réalisation, le ressort de barillet peut être réalisé dans un alliage Fe35Mn45Co10Cr10. Le ressort de barillet ainsi réalisé présente l'avantage de combiner une haute limite à la rupture et une grande ductilité.
Selon un deuxième mode de réalisation, le ressort de barillet peut être réalisé dans un alliage Fe40Mn40Co10Cr10. 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 »).
Selon un troisième mode de réalisation, le ressort de barillet peut être réalisé dans un alliage Fe45Mn35Co10Cr10. 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 »).
Selon un quatrième mode de réalisation, le ressort de barillet peut être réalisé dans un alliage Fe50Mn30Co10Cr10. 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.
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 Fe80-xMnxCo10Cr10, 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...
La
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.
Le procédé comporte ensuite une étape 102 de forgeage à chaud du lingot.
Le procédé comporte ensuite une étape 103 de laminage à chaud.
Le procédé comporte ensuite une étape 104 de laminage à froid.
Le procédé comporte ensuite une étape 105 de tréfilage.
Le procédé comporte ensuite une étape 106 de laminage à froid.
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.
Ainsi, dans les exemples précédents, l'alliage Fe80-xMnxCo10Cr10 a été utilisé. Toutefois, d'autres alliages haute entropie pourraient être utilisés, comme par exemple :
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