Alliages d'aluminium pour la fabrication : solutions légères, durables et polyvalentes

L'aluminium est l'un des métaux les plus utilisés au monde, avec le fer, l'étain et le cuivre. C'est une pierre angulaire de tant de biens et d'applications industrielles, et on comprend pourquoi. Il est léger avec une densité bien inférieure à beaucoup de ses homologues. Il est durable et un excellent conducteur de chaleur et d'électricité. Il possède aussi de multiples alliages aux propriétés très spécifiques.

Les développeurs d'alliages d'aluminium ont révolutionné l'art de le mélanger avec d'autres éléments pour améliorer les propriétés du matériau final. Habituellement, l'objectif est d'améliorer la résistance tout en conservant les propriétés désirables de l'aluminium, notamment sa légèreté et sa résistance à la corrosion. Cependant, il peut être intimidant de suivre tous les alliages, alors ce guide explique brièvement les bases, leur composition élémentaire et leurs usages.

Notons que les séries 2000, 6000 et 7000 sont traitables thermiquement, les autres ne le sont pas. La liste monte des séries 1000 à 8000 des alliages d'aluminium forgés, commençons par la plus haute pureté :

Avantages des alliages à haute teneur en aluminium

Teneur en aluminium en fractions massiques, w/%	Impuretés majeures en fractions massiques, w/%		Usages typiques
	Silicium	Fer
99,95 (haute pureté)	<0,006	<0,006	Menuiserie extrudée, conducteur électrique, garniture anodique, feuille
99,80	<0,15	<0,15	Plomberie, réflecteurs, bijouterie
99,50	<0,25	<0,40	Usine chimique, réservoirs, tubes
99,50	w(Si + Fe) < 1,0 %		Casseroles, poêles, travail de tôle

L'aluminium relativement pur a une gamme d'usages difficile à résumer. La série 1000, par exemple, a une teneur minimale de 99 %. Cette haute pureté produit des usages intéressants comme les conducteurs. En tant que conducteur, c'est une bonne alternative au cuivre même pour le câblage industriel, particulièrement le 1350. L'avantage principal sur le cuivre est le poids, l'idéal pour de nombreuses lignes électriques. Cependant, l'inconvénient de la série est sa résistance relative, bien que cela puisse être corrigé par revêtement ou écrouissage.

Malgré tout, les applications des alliages 1000 sont bien plus diverses grâce à leur malléabilité. C'est aussi la source du papier aluminium et de l'emballage alimentaire (généralement le 1100) grâce à sa résistance à la corrosion et sa capacité à bloquer odeurs, senteurs et humidité.

Cependant, la série 1000 n'est pas en reste dans des applications plus dures. L'ajout de magnésium et lithium (entre autres métaux selon le grade) en fait un composant aérospatial compétent, comme ses alliages frères des séries supérieures.

Cuivre et Manganèse

Les séries 2000 et 3000 restent aussi au-dessus de 90 %, mais offrent des usages très différents. Le cuivre est l'élément d'alliage principal de la première, le manganèse le plus crucial pour la seconde. Les alliages 2000 ont une bonne résistance et ténacité, idéaux pour l'aéronautique (surtout 2024). Le 3003 est un alliage polyvalent populaire grâce à sa résistance modérée et sa grande aptitude au travail. Ses applications incluent échangeurs de chaleur et ustensiles de cuisine. L'alliage 3004 et ses modifications servent pour les corps de canettes de soda.

Silicium

Les alliages de la série 4000 ont le silicium comme ingrédient principal. Des quantités suffisantes abaissent le point de fusion de l'aluminium, mais avec l'avantage distinct d'éviter la fragilité. La série a un grand potentiel pour les fils de soudure et alliages de brasage, qui requièrent des points de fusion plus bas. Excellents pour le placage, l'extrusion et les constructions architecturales.

Magnésium

Le magnésium et ses composés sont les matériaux les plus largement utilisés dans les alliages d'aluminium, produisant des effets très variés. Certains alliages de la série 5000 ne conviennent pas aux hautes températures, comme le 5083 (avec manganèse et chrome), tandis que d'autres comme le 5086 sont excellents pour le soudage. Ces deux alliages sont utilisés conjointement pour les navires. Le 5052 est très présent dans l'électronique, la tôle 5005 anodisée pour applications architecturales et le 5182 fabrique le couvercle de canette de boisson.

Silicium de Magnésium

La série 6000 est plus dure et plus résistante comme alliage d'aluminium, tout en restant légère face à la concurrence. Utilisée dans tout : échelles, cadres de camions et d'avions, applications aérospatiales et même smartphones. La série 6000 est même une excellente source de mobilier domestique et de bureau. Cet alliage contient du magnésium et du silicium formant du silicium de magnésium. C'est le matériau le plus courant pour l'extrusion et l'usinage CNC.

Zinc

De même, la série 7000 (particulièrement 7050 et 7075) sont les alliages les plus utilisés dans l'aéronautique. Les matériaux de cette série sont hautement résistants et traitables thermiquement, d'excellents compagnons de vol. L'ajout de zinc les renforce, mais les rend moins soudables. Ces alliages peuvent être durcis par précipitation pour devenir les plus résistants de toutes les séries d'aluminium.

Fer & Autres éléments

La série 8000 repose sur le fer, présentant une combinaison de propriétés similaire aux alliages de la série 1000 mais avec une résistance plus élevée, une meilleure formabilité et une rigidité améliorée. Les alliages 8000 conviennent généralement aux applications de faible épaisseur. Ils permettent aussi le collage adhésif. Ces propriétés les rendent utiles pour les cadres durs et conteneurs, le 8019 pour l'aérospatial et le 8090 pour la cryogénie.