Alliages d'aluminium expliqués : composition, propriétés et applications clés

Dans cet article, nous allons découvrir les alliages d'aluminium, leurs différents types et leurs propriétés.

Qu'est-ce qu'un alliage d'aluminium ?

Un alliage d'aluminium est un matériau constitué principalement d'aluminium avec l'ajout d'autres éléments. Lorsque l'aluminium est fondu (liquide), les éléments sont mélangés puis refroidis pour former une solution solide homogène. Les autres éléments peuvent représenter jusqu'à 15 % de la masse de l'alliage.

Fer, cuivre, magnésium, silicium et zinc font partie des éléments d'addition. Comparé à l'aluminium pur, l'ajout d'éléments améliore la résistance, l'aptitude au travail, la résistance à la corrosion, la conductivité électrique et/ou la densité de l'alliage. Les alliages d'aluminium sont légers et résistants à la corrosion.

L'aluminium trouve ses applications les plus larges allié à de petites quantités d'autres métaux. L'ajout de faibles quantités d'éléments d'alliage transforme ce métal mou et faible en un métal dur et résistant, tout en conservant sa légèreté. Les alliages se classent en alliages de fonderie et alliages de déformation (forgeage, extrusion, laminage), les deux groupes contenant des alliages durcissables par vieillissement. Chaque classe est subdivisée selon leur réponse au traitement thermique de renforcement.

Pour la fonderie d'usage général, l'aluminium est allié à de petites quantités de cuivre et zinc dans les proportions de 12,5 à 14,5 % de zinc et 2,5 à 3,0 % de cuivre. Une série importante d'alliages de fonderie et forge à haute résistance a été développée récemment pour la construction aéronautique. Exemple : zinc 5 %, magnésium 3 %, cuivre 2,2 %, nickel jusqu'à 1 %, aluminium le reste.

Types d'alliages d'aluminium

L'aluminium s'allie facilement avec cuivre, magnésium, zinc, manganèse, silicium et nickel pour améliorer diverses propriétés. L'ajout de faibles quantités d'éléments d'alliage dans d'autres métaux transforme un métal mou et faible en un métal dur et résistant, tout en conservant sa légèreté. Les principaux alliages d'aluminium sont :

1. Duralumin
2. Alliage Y
3. Magnalium
4. Hindalium

1. Duralumin

C'est un important alliage de déformation. Sa composition :

• Cuivre = 3,5–4,5 %
• Manganèse = 0,4–0,7 %
• Magnésium = 0,4–0,7 %
• Aluminium = 94 %

Propriétés

Le Duralumin se forge, se coule et se travaille très facilement grâce à son point de fusion bas. Il a une résistance à la traction élevée, comparable à l'acier doux, combinée à la légèreté caractéristique de l'Al. Il a cependant une faible résistance à la corrosion et une conductivité électrique élevée.

Cet alliage possède une résistance plus élevée après traitement thermique et vieillissement. Après travail, s'il est vieilli 3 ou 4 jours, il durcit spontanément à température ambiante. Ce phénomène est le durcissement par vieillissement.

Il est suffisamment mou pour être travaillé pendant une période après trempe. Léger par rapport à sa résistance comparé aux autres métaux. Facilement travaillé à chaud à 500 °C. Après forgeage et recuit, il peut aussi être travaillé à froid.

Applications

Le Duralumin est utilisé à l'état travaillé pour forgeage, estampage, barres, feuilles, tubes, boulons, rivets. Grâce à sa haute résistance et légèreté, il est largement utilisé dans les composants automobiles et aéronautiques.

Pour améliorer la résistance des tôles de Duralumin, un mince film d'Al est laminé avec la tôle. Ces tôles combinées sont très utilisées dans l'aéronautique. Aussi employé en chirurgie/orthopédie, travaux non magnétiques et pièces d'instruments de mesure.

2. Alliage Y

L'alliage Y est aussi appelé alliage cuivre-aluminium. L'ajout de cuivre à l'aluminium pur augmente sa résistance et son usinabilité. Composition :

• Cuivre = 3,5–4,5 %
• Manganèse = 1,2–1,7 %
• Nickel = 1,8–2,3 %
• Silicium, magnésium, fer = 0,6 % chacun
• Aluminium = 92,5 %

Propriétés

L'ajout de cuivre augmente la résistance et l'usinabilité. L'alliage Y se coule et se travaille à chaud facilement. Comme le Duralumin, il est traité thermiquement et durci par vieillissement à température ambiante pendant environ cinq jours.

Applications

Principalement utilisé pour la fonderie, mais aussi pour composants forgés comme le Duralumin. Comme l'alliage Y a une meilleure résistance que le Duralumin à haute température, il est très utilisé dans les moteurs d'avion : culasses, pistons, carters de moteurs à combustion interne, fonderie sous pression, tiges de pompe, etc.

3. Magnalium

Le Magnalium est un alliage d'aluminium, magnésium, cuivre, nickel, étain, etc. Composition :

• Al = 85–95 %
• Cu = 0–25 %
• Mg = 1–5 %
• Ni = 0–1,2 %
• Sn = 0–3 %
• Fe = 0–0,9 %
• Mn = 0–0,03 %
• Si = 0,2–0,6 %

Il est obtenu en fondant l'aluminium avec 2–10 % de magnésium sous vide, puis en refroidissant sous vide ou sous pression de 100 à 200 atmosphères.

Propriétés

Le Magnalium est léger et cassant. Cet alliage a une mauvaise aptitude au moulage mais une bonne usinabilité. Il se soude facilement.

Applications

Grâce à sa légèreté et ses bonnes propriétés mécaniques, il est principalement utilisé pour composants aéronautiques et automobiles.

4. Hindalium

L'Hindalium est une marque commerciale courante d'alliage d'aluminium. C'est un alliage d'aluminium, magnésium, manganèse, chrome, silicium, etc. En Inde, il est produit par Hindustan Aluminium Corporation Ltd., Renukoot (U.P.). L'Hindalium est couramment produit comme produit laminé en jauge 16. Les ustensiles fabriqués avec cet alliage sont solides, durs, faciles à nettoyer, moins chers que l'acier inoxydable, avec une belle finition, bonne résistance aux rayures, n'absorbent pas beaucoup de chaleur, etc.

Applications

L'Hindalium est principalement utilisé pour la fabrication d'ustensiles anodisés. Les ustensiles sont solides, durs, faciles à nettoyer, moins chers que l'acier inoxydable, belle finition, bonne résistance aux rayures, faible absorption de chaleur.

Voici les différents types d'alliages d'aluminium utilisés selon les propriétés requises. Si vous avez aimé cet article, partagez-le avec vos amis.