Lecture rapide
Un alliage d’aluminium est une composition chimique dans laquelle d’autres éléments sont ajoutés à l’aluminium pur afin d’améliorer ses propriétés, principalement pour augmenter sa résistance. Ces autres éléments comprennent le fer, le silicium, le cuivre, le magnésium, le manganèse et le zinc à des niveaux combinés pouvant représenter jusqu’à 15% en poids de l’alliage. L’alliage nécessite le mélange complet de l’aluminium avec ces autres éléments alors que l’aluminium est sous forme liquide–fondue.
Faits à emporter
- Dans la chimie
Les propriétés de l’aluminium telles que la résistance, la densité, l’ouvrabilité, la conductivité électrique et la résistance à la corrosion sont affectées par l’ajout d’autres éléments tels que le magnésium, le silicium ou le zinc. - Véhicule de combat Bradley
Le Véhicule de combat militaire Bradley est fabriqué à partir de deux alliages d’aluminium différents: une série 7xxx et une série 5xxx. Fiable pour assurer la sécurité et la mobilité des soldats, l’aluminium est également utilisé dans de nombreux autres véhicules militaires. - Notre récipient à boissons préféré
Le récipient à boissons préféré de l’Amérique, la canette en aluminium, est fabriqué à partir de plusieurs alliages d’aluminium. La coque de la boîte est composée de 3004 et le couvercle est en 5182. Parfois, il faut plus d’un alliage pour fabriquer un article de tous les jours. - Les alliages d’aluminium à chaud et à froid
peuvent être renforcés par un traitement thermique ou un travail à froid. Les attributs d’un alliage particulier sont différents en raison de leurs additifs et de leur traitement.
Alliage d’aluminium 101
Qu’est-ce qu’un alliage d’aluminium
Un alliage d’aluminium est une composition chimique dans laquelle d’autres éléments sont ajoutés à l’aluminium pur afin d’améliorer ses propriétés, principalement pour augmenter sa résistance. Ces autres éléments comprennent le fer, le silicium, le cuivre, le magnésium, le manganèse et le zinc à des niveaux combinés pouvant représenter jusqu’à 15% en poids de l’alliage. Les alliages se voient attribuer un numéro à quatre chiffres, dans lequel le premier chiffre identifie une classe générale, ou une série, caractérisée par ses principaux éléments d’alliage.
Aluminium commercialement pur
Série 1xxx
Les alliages de la série 1xxx sont composés d’aluminium d’une pureté supérieure ou égale à 99%. Cette série présente une excellente résistance à la corrosion, une excellente maniabilité, ainsi qu’une conductivité thermique et électrique élevée. C’est pourquoi la série 1xxx est couramment utilisée pour les lignes de transmission, ou réseau électrique, qui relient les réseaux nationaux à travers les États-Unis. Les désignations d’alliage courantes dans cette série sont 1350, pour les applications électriques, et 1100, pour les plateaux d’emballage alimentaire.
Alliages traitables à la chaleur
Certains alliages sont renforcés par traitement thermique en solution puis trempe, ou refroidissement rapide. Le traitement thermique prend le métal allié solide et le chauffe à un point spécifique. Les éléments d’alliage, appelés soluté, sont répartis de manière homogène avec l’aluminium en les mettant en solution solide. Le métal est ensuite trempé, ou refroidi rapidement, ce qui fige les atomes de soluté en place. Les atomes de soluté se combinent donc en un précipité finement réparti. Cela se produit à température ambiante, appelée vieillissement naturel, ou dans un four à basse température, appelé vieillissement artificiel.
Série 2xxx
Dans la série 2xxx, le cuivre est utilisé comme élément d’alliage principal et peut être renforcé de manière significative par un traitement thermique en solution. Ces alliages possèdent une bonne combinaison de haute résistance et de ténacité, mais n’ont pas les niveaux de résistance à la corrosion atmosphérique comme beaucoup d’autres alliages d’aluminium. Par conséquent, ces alliages sont généralement peints ou revêtus pour de telles expositions. Ils sont généralement revêtus d’un alliage de haute pureté ou d’un alliage de la série 6xxx pour résister considérablement à la corrosion. Alliage 2024 peut-être l’alliage d’avion le plus connu.
série 6xxx
Les séries 6xxx sont polyvalentes, traitables à la chaleur, hautement formables, soudables et ont une résistance modérément élevée associée à une excellente résistance à la corrosion. Les alliages de cette série contiennent du silicium et du magnésium afin de former du siliciure de magnésium dans l’alliage. Les produits d’extrusion de la série 6xxx sont le premier choix pour les applications architecturales et structurelles. L’alliage 6061 est l’alliage le plus utilisé de cette série et est souvent utilisé dans les cadres de camions et de navires. De plus, certaines versions de l’iPhone ont utilisé des extrusions d’aluminium de la série 6xxx.
Série 7xxx
Le zinc est le principal agent d’alliage de cette série, et lorsque le magnésium est ajouté en plus petite quantité, le résultat est un alliage thermotraitable à très haute résistance. D’autres éléments tels que le cuivre et le chrome peuvent également être ajoutés en petites quantités. Les alliages les plus connus sont les 7050 et 7075, largement utilisés dans l’industrie aéronautique. La montre en aluminium d’Apple®, sortie en 2015, a été fabriquée à partir d’un alliage personnalisé de la série 7xxx.
Alliages non traités thermiquement
Les alliages non traités thermiquement sont renforcés par travail à froid. Le travail à froid se produit lors des méthodes de laminage ou de forgeage et consiste à « travailler” le métal pour le rendre plus résistant. Par exemple, lorsque vous roulez de l’aluminium sur des jauges plus minces, il devient plus résistant. En effet, le travail à froid accumule des dislocations et des lacunes dans la structure, ce qui inhibe alors le mouvement des atomes les uns par rapport aux autres. Cela augmente la résistance du métal. Les éléments d’alliage comme le magnésium intensifient cet effet, ce qui entraîne une résistance encore plus élevée.
Série 3xxx
Le manganèse est le principal élément d’alliage de cette série, souvent avec de plus petites quantités de magnésium ajoutées. Cependant, seul un pourcentage limité de manganèse peut être efficacement ajouté à l’aluminium. 3003 est un alliage populaire à usage général car il a une résistance modérée et une bonne maniabilité et peut être utilisé dans des applications telles que les échangeurs de chaleur et les ustensiles de cuisine. L’alliage 3004 et ses modifications sont utilisés dans les corps des canettes de boissons en aluminium.
série 4xxx
les alliages de la série 4xxx sont combinés avec du silicium, qui peut être ajouté en quantités suffisantes pour abaisser le point de fusion de l’aluminium, sans produire de fragilité. Pour cette raison, la série 4xxx produit d’excellents fils de soudage et alliages de brasage pour lesquels un point de fusion inférieur est requis. L’alliage 4043 est l’un des alliages de remplissage les plus utilisés pour souder des alliages de la série 6xxx pour des applications structurelles et automobiles.
série 5xxx
Le magnésium est le principal agent d’alliage de la série 5xxx et est l’un des éléments d’alliage les plus efficaces et les plus utilisés pour l’aluminium. Les alliages de cette série possèdent des caractéristiques de résistance modérée à élevée, ainsi qu’une bonne soudabilité et une bonne résistance à la corrosion en milieu marin. Pour cette raison, les alliages aluminium-magnésium sont largement utilisés dans le bâtiment et la construction, les réservoirs de stockage, les récipients sous pression et les applications marines. Des exemples d’applications communes d’alliage incluent: 5052 dans l’électronique, 5083 dans les applications marines, la feuille anodisée 5005 pour les applications architecturales et 5182 fait le couvercle de canette de boisson en aluminium. Le véhicule de combat Bradley de l’armée américaine est fabriqué avec de l’aluminium de la série 5083 et 7xxx.
Création de nouveaux alliages
Il y a plus de 60 ans, l’Association de l’aluminium a mis en place le système de désignation des alliages ouvrés par le biais de son Comité technique sur les normes de produits (TCPS), adopté aux États-Unis en 1954. Trois ans plus tard, le système a été approuvé en tant que norme nationale américaine H35.1. Ce système de désignation a été officiellement adopté par les Signataires internationaux de la Déclaration d’accord en 1970 et est devenu un système de désignation international. La même année, le Comité de normalisation H35 sur les alliages d’aluminium a été autorisé par l’American National Standards Institute (ANSI), l’Association servant de Secrétariat. Depuis, l’Association est la principale organisation de normalisation de l’industrie mondiale de l’aluminium.
Le système d’enregistrement des alliages est actuellement géré par l’EPTC de l’Association. L’ensemble du processus, de l’enregistrement d’un nouvel alliage à l’attribution d’une nouvelle désignation, prend entre 60 et 90 jours. Lorsque le système actuel a été développé à l’origine en 1954, la liste comprenait 75 compositions chimiques uniques. Aujourd’hui, il y a plus de 530 compositions actives enregistrées et ce nombre continue de croître. Cela souligne à quel point l’aluminium est devenu polyvalent et omniprésent dans notre monde moderne.