Aluminium

Metales. Aluminio. Composición. Resistencia # Caracteristiques. Propiétés. Alliages

  • Enviado por: Pili
  • Idioma: francés
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ALUMINIUM ET ALLIAGES D'ALUMINIUM

On utilise à 90% des aciers et alliages à base de fer. Cependant pour certaines applications les propriétés des alliages de fer sont insuffisantes. C'est pourquoi on est amené à utiliser des alliages différents, tel que les alliages d'aluminium même s'ils sont plus coûteux.

  • PROPRIETES DE L'ALUMINIUM ET DE SES ALLIAGES :

  • propriétés de l'aluminium :

  • CARACTERISTIQUES PHYSIQUES :

    Z=13

    M=26.974

    R(atomique) = 0.1428 nm

    Distance interréticulaire = 0.4049 nm

    Structure de CFC (Cubique Faces Centrées)

    Compacité = 0.74

    Masse volumique = 2700kg/m3 => faible => utilisé en aéronautique

    Conductibilité électrique :

    -62% de celle du Cuivre

    -s'échauffe moins que le cuivre

    CARACTERISTIQUES MECANIQUES :

    Résistance à la corrosion :

    Couche d'oxyde naturel (Al2O3) => utilisé pour les revêtements extérieur dans le bâtiment

    Propriétés mécaniques :

    A l'origine les propriétés mécaniques de l'alu sont relativement faible, néanmoins on peut les améliorer par :

    • Ecrouissage

    • Addition d'éléments

    • Traitement thermique

    Propriétés de mise en forme :

    CFC => excellente ductibilité

    T(fusion) basse = 660°C

    • facile à mettre en forme

     module élasticité : 67 000 MPa

     module de torsion : 27 000 MPa

     Coefficient de Poisson : 0.34

  • Propriétés des alliages d'aluminium :

    • Température de travail élevée

    • Très bonne résistance à la corrosion

    • Léger

    • Très bonne solidité, dureté, et rigidité

    • Bon rapport force/poids

    • Bonnes propriétés de protection contre les interférences électromagnétiques

    • Bonne conductivité thermique

    • Conductivité électrique élevée

    • Bonnes caractéristiques de finition

    • Entièrement recyclable

  • LES DIFFERENTS ALLIAGES D'ALUMINIUM :

  • Alliages corroyés.

  • QUELQUES DEFINITIONS UTILES :

    • Corroyer : mise en forme des demi-produits et des produits finis par déformation à chaud.

    • Non trempants : qui ne peuvent subir aucun durcissement structural.

    • Trempants : à durcissement structurel.

    • Durcissement structural : procès thermique qui permettre d'avoir une répartition optimale des précipités.

    Comporte trois stades :

  • Mise en solution à haute température de l'élément d `addiction.

  • Trempe : baisse rapide de la température jusqu'à la température ambiante, en vue d'obtenir une solution solide sursaturée.

  • Vieillissement à une température inférieure à celle du solvus, en vue de favoriser un retour partiel vers les conditions d'équilibre et d'obtenir ainsi les propriétés mécaniques visées.

  • ALLIAGES SANS DURCISSEMENT STRUCTURAL.

    • Série 1000 : (99% Al au mois)

    • Propriétés faibles à l'état recuit ECROUISSAGE

    • Mise en forme par déformation plastique à froid.

    • Excellente tenue en atmosphère humide et marine

    • Grande conductibilité électrique et thermique.

    • Excellente tenue aux très basses températures.

    • Série 3000 : (Al-Mn )

    • Très facile à déformer.

    • Bonne résistance à la corrosion.

    • Facilement soudable

    • Remplacent l'aluminium non allié de la série 1000 quand on veut des meilleures propriétés mécaniques.

    • Série 5000 : (Al-Mg )

    • Un séjour prolongé à la température ambiante ou à une température un peu plus élevée provoque une précipitation de Mg2Al3 aux joints de grains, ce qui a des conséquences néfastes sur la résistance à la corrosion. Pour palier cette tendance, on soumet des alliages à écrouissage + recuit de stabilisation.

    • Grande aptitude aux transformations à chaude et à froid.

    • Excellente soudabilité.

    • Très bonne résistance à la corrosion (on peut le monter encore plus par anodisation)

    • Grande qualité de leurs états de surface après polissage et anodisation.

    ALLIAGES À DURCISSEMENT STRUCTURAL.

    • Série 2000 : (Al-Cu et Al-Cu-Mg)

    • Durcissement dû à la précipitation de formes transitoires des composes d'équilibre CuAl2 et CuMgAl2.

    • Excellentes propriétés mécaniques (descendent pour les zones adjacentes aux cordons de soudure).

    • En rajoutant Fe + Ni, nous obtenons une précipitation de Al9Fe Ni qui nous donne une bonne tenue mécanique jusqu'à 230°C (fabrication des moteurs à turbine et structures d'avions supersoniques).

    • À l'état trempé et vieille on a résistance médiocre à la corrosion.

    • Série 6000 : (Al-Mg-Si )

    • Normalement on a un rapport massique Mg/Si=1.73, si on a un excès de silicium on monte les propriétés mécaniques, mais on descende la résistance à la corrosion.

    • En rajoutant Mn + Cr on monte la résistance mécanique, la ténacité, et on affin la taille des grains.

    • En rajoutant Cu (< 0.5%) on monte les propriétés mécaniques.

    • Excellente aptitude à la mise en forme à chaud.

    • Bonne soudabilité

    • Excellente résistance à la corrosion

    • Série 7000 : (Al-Zn-Mg et Al-Zn-Mg-Cu)

    • Propriétés mécaniques les plus élevées (après traitement thermique)

    • Cu (<2%) durcit les alliages, descendre rempabilité, soudabilité et ténacité.

    • + Cr (<0.3%) : on augmente leur résistance à la corrosion sous tension.

    • Grand intervalle de températures de mise en solution + trempabilité + baisses températures de vieillissement se prêtent à traitements thermiques + soudabilité

    • Faible résistance à chaud.

  • Alliages de fonderie

  • Les opérations de fonderie telle que la coulée du métal liquide, la solidification, ou le refroidissement du métal, détermine les propriétés de l'alliage.

    Qualités alliages de fonderie :

    • coulabilité

    • absence de formation de criques (fissures à chaud)

    • bonne répartition de la porosité

    3 types de moules utilisés :

    • métalliques (réutilisables) ( donne une structure plus fine à l'alliage)

    • en sable

    • en matériaux réfractaires

    Les propriétés mécaniques de l'alliage découlent de la vitesse de solidification qui est liée qu type de moule utilisé.

    Teneurs fortes en éléments d'alliages pour :

    • obtenir de l'eutectique

    • diminuer la température de fusion

    • diminuer le temps de solidification

    Exemples d'alliages d'alu :

    Al-Cu : mauvaise coulabilité (+ Ni +Mg => bonnes propriétés à chaud)

    Al-Si : Les plus utilisés

    5 < %Si < 20

    -bonne coulabilité

    -bonne résistance à la corrosion

    Al-Mg : Excellente résistance à la corrosion en atmosphère marine et à l'eau de mer

    Mais coulabilité médiocre

    Al-Zn-Mg : Une variation de la vitesse de refroidissement n'entraîne pas de changement des propriétés mécaniques (indépendant de l'épaisseur de la pièce)

    CCL : L'alu et ses alliages sont utilisés partout !