Thermite et Notion d'ignition

[Blackline]

Bonjour chers amis,

J'aurais deux trois questions au sujet de l'aluminothermie, dans le but de rédiger un article sur l'Aluminium. Je me disais qu'il serait interessant de traiter l'aluminothermie qui est l'une des utilisations un peu spectaculaires de ce dernier.

Je sais qu'il s'agit d'une réaction d'oxydo-reduction très exothermique. Elle nécessite d'être déjà chauffée à de haute température pour commencer. J'aurais pensé que c'était dans le but de faire fondre partiellement l'alumine qui recouvre le réducteur de la réaction, mais visiblement ce n'est pas le cas.

Donc à quoi sert la première montée de température ?

J'aimerais aussi savoir si le Fer est entièrement réduit en métal, ou si l'on obtient généralement un mélange de divers états d'oxydations finals ?

[ExpertAs]

Bonjour!

En effet cette réaction est très belle. Elle est composée d'un oxyde d'un métal et d'un réducteur (poudre de métaux réactifs : aluminium, magnésium). Le réducteur donne des électrons à ou aux atomes du métal de l'oxyde métallique. La thermite classique est à base d'oxyde de fer (III), il se produit la réaction: Fe2O3 + 2 Al --> Al2O3 + 2 Fe. Cette réaction est très exothermique, la variation d'enthalpie pour une mole d'alumine Al2O3 formée est de -847kJ pour un gramme de thermite -3.96kJ et pour un cm3 de thermite -18,21kJ si elle était totalement compacte, ce qui est loin d'être le cas.

La thermite ne peut être amorcée qu'à très haute température (un peu plus de 2000°C), ce qui peut être chose faite avec un ruban de magnésium enflammé. Cette température doit être en tout cas supérieure à la température de fusion de l'aluminium pour permettre un bon contact entre les constituants du mélange. Elle doit être en outre bien supérieure à la température de décomposition de l'oxyde ferrique (1565°C).

L'oxyde d'aluminium, moins dense que le métal (ici le fer) en fusion, reste à la surface et forme des scories. Il peut y en avoir malgré tout dans le métal à cause du rapide refroidissement, ce qui le rend cassant. Il se trouve souvent des bulles d'air par la même cause.

J'ai moi-même testé plusieurs fois la thermite, surtout à base d'oxyde ferrique mais aussi cuivrique. La thermite à base d'oxyde de cuivre (II) s'amorce plus facilement et brûle très vite, réaction pouvant être quasi explosive. (Voir ma vidéo, https://www.youtube.com/watch?v=93_OUsH5070)

L'alumine de la passivation reste là et diminue un peu le rendement de la réaction.

[Blackline]

Merci ExpertAs pour ta réponse.

Effectivement l'Ignition du magnésium est à 632°C, et lors de sa combustion il génère 1982°C.

J'trouve ça un peu bête... On prend de la thermite pour arriver à 2 200°C c'est pas énormément plus. Est-ce une question de prix ?

Ensuite comment l'oxyde de fer rentre en contact avec l'aluminium si il toujours passivé d'une couche d'alumine ? Il y a un changement de masse volumique lors du changement d'état et cela provoque l'éclatement de la couche d'alumine ?

[darrigan]

Bonsoir,

Le Société Chimique de France (SCF) a sur son site des pages consacrées à certains métaux avec beaucoup de données.

Sommaire : http://www.societechimiquedefrance.fr/e ... es/acc.htm

[ExpertAs]

Re

Ce n'est pas vraiment une question de prix, c'est surtout que la thermite permet de souder car elle génère du fer en fusion.

Pour la couche de passivation, elle est extrêmement fine et l'aluminium doit s'en détacher très facilement lorsqu'il fond. Sans en être totalement sûr, j'ai envie de te dire que l'aluminium fond sous la couche de passivation, mais étant fine et peu adhérante, elle s'en détache aisément.

[Blackline]

Tu veux dire par là qu'il utilisé le Fer de la thermite pour souder ?

J'avais pas compris ca, j'avais plutôt en tête que la termite porter à haute température les deux éléments à souder et qu'à cause de la chaleur les deux composant se souder d'eux même.

Si tu pouvais avoir une source sur l'idée de fer qui s'écroule jusqu'à souder je suis preneur !

[ExpertAs]

Bonjour!

Oui, le fer en fusion fourni par la thermite peut permettre de souder. On utilise ça pour pour souder deux rails de chemin de fer (cherche "thermite welding" sur ton moteur de recherche ou va voir la page Wikipédia par exemple https://en.wikipedia.org/wiki/Exothermic_welding). Il est vrai aussi que la chaleur que la réaction amène permet de faire fondre ou du moins ramollir les deux pièces à souder, d'où meilleure adhésion.

Une technique bien connue pour utiliser artisanalement la thermite comme moyen de souder est la mise en place d'un (ou deux superposés pour éviter le choc thermique) pot(s) de terre cuite troués d'un trou ayant un trou d'environ 0,5 à un peu plus d'un centimètre de diamètre. Tu mets une feuille d'aluminium ou de tissus sur le trous pour que la poudre ne passe pas à travers et tu places l'espace entre les pièces à souder quelques centimètres en dessous du trou. Tu remplis d'au moins environ la moitié du pot et tu amorces la réaction par un morceau de ruban de magnésium par exemple. Le fer coulera dessus et tes pièces seront très solidement soudées.

[Blackline]

Merci pour ces explications ExpertAs !

[ExpertAs]

De rien