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Auteur(s)
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Daniel CHARQUET : Compagnie Européenne du Zirconium Cezus (Ugine)
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Les capacités en hafnium sont très limitées et dépendent de celles du zirconium puisque les seules sources de hafnium sont les minerais de zirconium qui n’en contiennent que 2 à 4 %. Ces métaux développés initialement pour des applications uniquement nucléaires voient leur champ d’application s’élargir du fait d’une excellente résistance à la corrosion dans de nombreux milieux agressifs.
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Principaux alliages et applications1. Propriétés physiques
Le tableau 1 résume les principales caractéristiques physiques du zirconium et du hafnium ; quelques caractéristiques sont très comparables d’un métal à l’autre, en revanche, la section de capture par exemple, qui a motivé leur développement respectif, est très différente, ce qui nécessite une séparation Hf / Zr très poussée au niveau de la métallurgie extractive. Pour ces métaux il existe deux variétés allotropiques : l’une de structure hexagonale compacte à basse température est appelée phase α, l’autre de structure cubique centrée stable à haute température est appelée phase β. Le rapport c / a de la phase α est de 1,593 pour le zirconium et 1,581 pour le hafnium, c’est-à-dire inférieur à la valeur théorique de 1,633 pour un métal de structure hexagonale compacte ; il s’agit d’une des particularités des métaux à structure hexagonale de la famille IV A.
Le zirconium a été découvert en 1789 par Klaproth et obtenu pour la première fois sous forme métallique impure en 1824 par Berzelius. Il a fallu attendre 1925 pour que ce métal soit obtenu en laboratoire sous forme très pure et donc très ductile par Van Arkel et De Boer. Le hafnium n’a été isolé qu’en 1923 par Coster et De Hevesy. La volonté de construire des sous-marins à propulsion nucléaire a conduit à retenir le zirconium comme seul élément de structure pouvant convenir pour la construction d’un réacteur compact ; ce besoin, à une époque où la métallurgie du zirconium n’existait pas, a initié d’abord aux États-Unis, puis en France, d’importantes études dont les principaux thèmes furent l’obtention de zirconium ductile, la séparation zirconium-hafnium, la mise au point des fours de fusion, la recherche d’alliages résistant à la corrosion aqueuse, les conditions de transformation et le comportement sous irradiation. La métallurgie de ces métaux a amorcé son développement industriel vers 1950 aux États-Unis et vers 1960 en France. En 1985 les capacités des États-Unis et de la France, seuls producteurs occidentaux, sont d’environ 5 000 tonnes d’éponge de zirconium.
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