Similaire à la rigidité spécifique (rigidité spécifique, module d'élasticité/densité) et à la résistance spécifique (limite d'élasticité/densité), elle reflète la rigidité effective fournie par une masse unitaire d'un matériau spécifique, ce qui est d'une grande importance pour la référence dans la conception légère des structures d'ingénierie.

Principaux facteurs affectant la rigidité spécifique 1. Module d'élasticité : Déterminé par la force de liaison atomique (par exemple, les liaisons covalentes fortes dans le béryllium). 2. Densité : Les atomes plus légers (Be, Mg, Al) sont plus avantageux. 3. Microstructure : La conception d'alliages ou de matériaux composites peut optimiser les performances. Voici les 10 métaux les plus performants en termes de rigidité spécifique et leurs raisons : 1. Beryllium (B) - Rigidité spécifique : ~287 GPa/(g/cm³) - Raison : Le module d'élasticité du béryllium (287 GPa) est proche de celui de l'acier (environ 200 GPa), mais sa densité (1,85 g/cm³) est extrêmement faible (l'acier environ 7,8 g/cm³), ce qui en fait le métal avec la rigidité spécifique la plus élevée connue. - Applications : Aérospatiale, structures de satellites.

2. Alliages de magnésium - Rigidité spécifique : ~25–45 GPa/(g/cm³) - Raison : Le magnésium a la densité la plus faible (1,74 g/cm³) parmi les métaux d'ingénierie, mais son faible module d'élasticité (45 GPa). L'alliage (par exemple, AZ91) peut améliorer les performances. - Applications : Composants automobiles légers, appareils électroniques.

3. Alliage d'aluminium (Alliages d'aluminium, par exemple, 7075-T6) - Rigidité spécifique : ~25-26 GPa/(g/cm³) - Raison : L'alliage d'aluminium à haute résistance (par exemple, 7075) a un module d'élasticité de 70 GPa équivalent à l'acier, mais une faible densité (2,8 g/cm³). - Application : Fuselage d'avion, cadre de vélo.

4. Alliage de titane (Alliages de titane, par exemple, Ti-6Al-4V) - Rigidité spécifique : ~24 GPa/(g/cm³) - Raison : Le titane a un module d'élasticité élevé (110 GPa), une densité modérée (4,43 g/cm³) et une excellente résistance à la corrosion. - Application : Moteurs d'avion, implants médicaux.

5. Alliages scandium-aluminium (Alliages scandium-aluminium) - Rigidité spécifique : ~23-24 GPa/(g/cm³) - Raison : L'ajout de scandium améliore le module d'élasticité des alliages d'aluminium tout en maintenant une faible densité. - Application : Équipement sportif haut de gamme, engins spatiaux.

6. Alliages à haute entropie (Alliages, par exemple, AlCoCrFeNi) - Rigidité spécifique : ~20-22 GPa/(g/cm³) - Raison : La conception multi-composants peut optimiser l'équilibre entre la rigidité et la densité. - Application : Matériaux pour environnements extrêmes.

7. Alliage aluminium-lithium (Alliages aluminium-lithium, par exemple, AA 2099) - Rigidité spécifique : ~20-21 GPa/(g/cm³) - Raison : Le lithium réduit la densité (2,6 g/cm³) et augmente le module d'élasticité (76 GPa). - Application : Structures d'avions modernes.

8. Superalliage à base de nickel (Superalliages à base de nickel, par exemple, Inconel 718) - Rigidité spécifique : ~18-19 GPa/(g/cm³) - Raison : Module d'élasticité élevé (200 GPa) mais densité élevée (8,2 g/cm³), excellentes performances à haute température. - Application : Aubes de turbine, moteurs de fusée.

9. Acier à haute résistance (Acier, par exemple, acier maraging) - Rigidité spécifique : ~18 GPa/(g/cm²) - Raison : Bien qu'il possède le module d'élasticité le plus élevé (210 GPa), sa densité (7,8 g/cm²) réduit la rigidité spécifique. - Applications : Blindage, structures à haute résistance. 10. Composites à matrice métallique (Composites, par exemple, Al/SiC) - Rigidité spécifique : ~30–50 GPa/(g/cm²) (non-métaux purs mais fréquemment comparés) - Raison : Les phases de renforcement en céramique (par exemple, SiC) améliorent considérablement la rigidité tandis que la densité augmente minimalement. - Applications : Instruments de précision, composants aérospatiaux.