Choisir le bon alliage d'aluminium pour votre projet

L'aluminium est résistant, léger, anticorrosion et abordable : matériau polyvalent et efficace pour prototypes comme séries. Sa ductilité le rend facilement formable, et comme les alliages aluminium s'ébrèchent aisément, ils sont bien plus usinables que l'acier ou le titane, prolongeant la vie des outils.

Mais tous les aluminums ne se valent pas. Comme la plupart des métaux, l'aluminium est généralement allié à d'autres éléments pour améliorer ses propriétés. Savoir quel alliage utiliser dépend des propriétés spécifiques recherchées. Les types d'alliages varient en résistance, résistance corrosion, aptitude au travail, etc. Il est donc important de connaître les différences pour choisir l'alliage adapté à une application donnée.

Les alliages aluminium déformés (wrought) sont identifiés par un nombre à 4 chiffres. Le premier chiffre identifie l'élément(s) d'alliage principal(aux) : mêmes premier chiffre = propriétés similaires = même famille ou série.

Voici les 7 séries d'alliages aluminium, leurs propriétés et applications communes, la différence entre aluminium déformé et coulé, et des conseils pour choisir votre alliage.

Série 1xxx

Alliages 1xxx = aluminium commercialement pur, ≥ 99,0 % Al. Très tendre, ductile, excellente résistance corrosion, travaillabilité, conductivité thermique/électrique. → Lignes de transport électrique.

Généralement, alliages tendres comme 1xxx sont difficiles à usiner (accumulation d'aluminium fondu sur l'outil). Mais ces mêmes propriétés donnent excellente soudabilité. Non traitables thermiquement (pas d'éléments d'alliage significatifs).

Série 2xxx

Cuivre = élément principal. Bonne combinaison résistance/tenacité. Mais moins résistants à la corrosion atmosphérique que la plupart autres alliages → généralement peints ou plaqués avec alliage plus résistant. 2xxx (surtout 2024) très utilisés en aérospatial pour rapport résistance/poids élevé.

Usinent bien, très malléables à l'état recuit complet, traitables thermiquement après formage pour augmenter fortement la résistance. Mais groupe le moins soudable, très sensible à la fissuration à chaud.

Série 3xxx

Manganèse = élément principal. Alliages résistance moyenne, résistants à la corrosion. 3003 = polyvalent courant, bonne résistance et travaillabilité. 3004 = connu comme matière des canettes boisson.

Bon choix pour beaucoup d'applications : facilement formables, soudables, usinabilité correcte (mais moins que séries plus dures). Généralement non traitables thermiquement.

Série 4xxx

Silicium = élément principal. Abaisse point de fusion tout en gardant ductilité. Généralement utilisés comme fil de soudure ou métal d'apport brasage, pas comme métal de base. 4043 = remplissage courant pour soudage séries 6xxx. Non traitables thermiquement.

Série 5xxx

Magnésium = élément principal. Généralement tôles/plaques, résistance modérée à élevée, excellente résistance corrosion en milieu marin. → Construction, réservoirs, vaisseaux sous pression, marine.

Excellente formabilité, soudabilité, usinabilité correcte, non traitables thermiquement.

Série 6xxx

Séries 6xxx = groupe le plus populaire et polyvalent. Magnésium + silicium comme éléments d'alliage. Résistance modérément élevée + excellente résistance corrosion.

Traitables thermiquement, hautement formables, bonne soudabilité et usinabilité → matériaux parfaits pour usages variés. Le plus courant, 6061, sert pour aéronefs, châssis auto/marine, structures architecturales, machines industrielles, assemblages médical/semi-conducteurs, et bien d'autres. Pour beaucoup choisissant un alliage pour application générale, 6061 est un choix fiable et disponible.

Série 7xxx

Zinc = élément principal, souvent avec Mg, Cu, Cr en plus petites quantités. Groupe le plus résistant, certains comparables à l'acier. Haute résistance → applications haute performance : aéronautique, aérospatial, équipements sportifs.

Propriétés variables selon éléments d'alliage. Haute résistance = formage difficile vs autres alliages, plupart non soudables. Usinabilité selon alliage, mais comme nuances dures, usinent généralement bien. Traitables thermiquement.

Aluminium déformé vs coulé

Tous les désignations ci-dessus = aluminium déformé (travaillé à l'état solide : laminage, extrusion). Il existe aussi des désignations pour aluminium coulé. Coulé = fondu en fourneau + coulé en moule → propriétés très différentes.

Système de désignation coulé : format xxx.x. Premier chiffre = élément d'alliage principal (comme séries déformées), autres chiffres = mêmes éléments. Ex: 1xx.x = aluminium coulé pur, 2xx.x = cuivre, etc.

Alliages coulés contiennent pourcentages d'éléments d'alliage plus élevés que déformés. Tendance à résistance à la traction inférieure (défauts de coulée) → pas pour applications structurelles. Alliages coulés moins chers, procédé permet bien plus de flexibilité formes produisibles. Pièces coulées alu nécessitant peu ou pas d'usinage post-coulée possibles.

Plaques outillage aluminium généralement coulées : procédé permet planéité et tolérances d'épaisseur très précises. Mic-6 = plaque outillage coulée en alliage 7xx.x. Connue pour stabilité exceptionnelle, planéité et épaisseur étroitement contrôlées grâce à la haute résistance de l'alliage 7xx.x et au procédé de coulée soigneusement contrôlé.

Quel alliage aluminium utiliser

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