Quelle est l’application des alliages d’aluminium – Utilisations – Définition

Les alliages d’aluminium sont à base d’aluminium, dont les principaux éléments d’alliage sont Cu, Mn, Si, Mg, Mg+Si, Zn. Les compositions d’alliages d’aluminium sont enregistrées auprès de l’Aluminum Association. Les alliages d’aluminium sont répartis en 9 familles (Al1xxx à Al9xxx). Les différentes familles d’alliages et les principaux éléments d’alliage sont:

• 1xxx: aucun élément d’alliage
• 2xxx: Cuivre
• 3xxx: Manganèse
• 4xxx: Silicium
• 5xxx: Magnésium
• 6xxx: magnésium et silicium
• 7xxx: zinc, magnésium et cuivre
• 8xxx: autres éléments qui ne sont pas couverts par d’autres séries

Il existe également deux classifications principales, à savoir les alliages de fonderie et les alliages corroyés, qui sont tous deux subdivisés en catégories pouvant être traitées thermiquement et non traitées thermiquement. Les alliages d’aluminium contenant des éléments d’alliage à solubilité solide limitée à température ambiante et avec une forte dépendance à la température de la solubilité solide (par exemple Cu) peuvent être renforcés par un traitement thermique approprié (durcissement par précipitation). La résistance des alliages d’Al commerciaux traités thermiquement dépasse 550 MPa.

L’aluminium et ses alliages sont largement utilisés dans les applications aérospatiales, automobiles, architecturales, lithographiques, d’emballage, électriques et électroniques. C’est le principal matériau de construction de l’ industrie aéronautique tout au long de son histoire. Environ 70% des cellules des avions civils commerciaux sont fabriquées à partir d’alliages d’aluminium, et sans aluminium, l’aviation civile ne serait pas économiquement viable. L’industrie automobile utilise désormais l’aluminium comme pièces moulées de moteur, roues, radiateurs et de plus en plus comme pièces de carrosserie. L’aluminium 6111 et l’alliage d’aluminium 2008 sont largement utilisés pour les panneaux extérieurs de carrosserie automobile. Les blocs-cylindres et les carters sont souvent coulés en alliages d’aluminium.

Utilisation de l’aluminium dans les réacteurs

L’aluminium, avec son faible coût, sa faible absorption de neutrons thermiques (0,24 grange) et son absence de corrosion à basse température, est parfaitement adapté à une utilisation dans les réacteurs de recherche ou de formation (par exemple en tant que matériau de revêtement) dans les plages de fonctionnement à faible puissance kilowatt et basse température . Généralement, à des températures élevées (dans l’eau, la corrosion limite l’utilisation de l’aluminium à des températures proches de 100 °C), la résistance relativement faible et les mauvaises propriétés de corrosion de l’aluminium le rendent inadapté comme matériau de structure dans les réacteurs de puissance en raison de la génération d’hydrogène.

Application des alliages d’aluminium – Série 2000 – Duralumin

Les alliages d’aluminium de la série 2000 sont alliés au cuivre, ils peuvent être durcis par précipitation à des résistances comparables à celles de l’acier. Anciennement appelés duralumin, ils étaient autrefois les alliages aérospatiaux les plus courants, mais ils étaient sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte et sont de plus en plus remplacés par la série 7000 dans de nouvelles conceptions. Outre l’aluminium, les principaux matériaux du duralumin sont le cuivre, le manganèse et le magnésium.

Le duralumin (également appelé duraluminum, duraluminium, duralum, dural(l)ium ou dural) est un alliage d’aluminium solide et léger découvert en 1910 par Alfred Wilm, un métallurgiste allemand. Il a découvert qu’après trempe, un alliage d’aluminium contenant 4% de cuivre durcissait lentement lorsqu’il était laissé à température ambiante pendant plusieurs jours. Ce processus est maintenant connu sous le nom de vieillissement naturel. Il a également conçu un alliage (Duralumin) adapté au renforcement par ce procédé dans ce qui est maintenant connu sous le nom de durcissement par précipitation. Bien qu’une explication du phénomène n’ait été fournie qu’en 1919, le duralumin a été l’un des premiers alliages à «durcissement par vieillissement» utilisés.

En termes de durcissement par vieillissement, les alliages aluminium-cuivre recuits en solution peuvent être vieillis naturellement à température ambiante pendant quatre jours ou plus pour obtenir des propriétés maximales telles que la dureté et la résistance. Ce processus est connu sous le nom de vieillissement naturel. À température ambiante, la solubilité du cuivre dans l’aluminium chute à une petite fraction de 1 %. À ce stade, le soluté de cuivre est bloqué à l’intérieur du réseau d’aluminium (matrice), mais doit « précipiter » hors du réseau d’aluminium sursaturé. Le processus de vieillissement peut également être accéléré à quelques heures après le traitement en solution et la trempe en chauffant l’alliage sursaturé à une température spécifique et en le maintenant à cette température pendant un temps spécifié. Ce processus est appelé vieillissement artificiel.

Le duralumin est relativement mou, ductile et facile à travailler à température normale. L’alliage peut être laminé, forgé et extrudé sous diverses formes et produits. Le poids léger et la haute résistance du duralumin par rapport à l’acier ont permis son application dans la construction aéronautique. Bien que l’ajout de cuivre améliore la résistance, il rend également ces alliages sensibles à la corrosion. La conductivité électrique et thermique du duralumin est inférieure à celle de l’aluminium pur et supérieure à celle de l’acier.

Application des alliages d’aluminium – alliage 6061

En général, les alliages d’aluminium de la série 6000 sont alliés au magnésium et au silicium. L’alliage 6061 est l’un des alliages les plus utilisés de la série 6000. Il a de bonnes propriétés mécaniques, il est facile à usiner, il est soudable et peut être durci par précipitation, mais pas aux résistances élevées que 2000 et 7000 peuvent atteindre. Il a une très bonne résistance à la corrosion et une très bonne soudabilité bien qu’une résistance réduite dans la zone de soudure. Les propriétés mécaniques du 6061 dépendent fortement de la trempe ou du traitement thermique du matériau. Par rapport à l’alliage 2024, le 6061 est plus facile à travailler et reste résistant à la corrosion même lorsque la surface est abrasée.

Cet alliage structurel standard, l’un des plus polyvalents des alliages pouvant être traités thermiquement, est populaire pour les exigences de résistance moyenne à élevée et possède de bonnes caractéristiques de ténacité. Les applications vont des composants d’avions (structures d’avions, telles que les ailes et les fuselages) aux pièces automobiles telles que le châssis de l’Audi A8. Le 6061-T6 est largement utilisé pour les cadres et composants de vélo.

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Voir ci-dessus:
alliages d’aluminium