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Les alliages d'aluminium

Série de pièces d'optique (jumelles, périscopes, microscopes) fondues sous pression [1946]

 

Dans ses principales applications, l’aluminium est utilisé sous forme d’alliages, ce qui augmente sa résistance mécanique, mais souvent au détriment d’autres propriétés. Pour trouver le meilleur compromis entre les propriétés pour un usage donné, les métallurgistes agissent sur la composition de l’alliage, mais aussi sur les traitements thermiques ou thermo-mécaniques auxquels il est soumis. 

Les éléments d’alliage les plus courants sont :

le magnésium, le silicium, le cuivre, le manganèse et le zinc, seuls ou en combinaison. Les teneurs sont en général de l’ordre de quelques unités %. Il existe plusieurs centaines d’alliages commerciaux.

Les alliages de corroyage

Les alliages de corroyage (corroyage = déformation à chaud), coulés en plaques ou billettes puis transformés à chaud par laminage, filage, forgeage, matriçage... 

Les principales propriétés requises de ces alliages sont, selon les applications :

  • résistance mécanique
  • ductilité - résistance à la propagation des fissures
  • résistance à la fatigue (efforts alternés)
  • résistance aux multiples formes de corrosion
  • conductibilité électrique

Les alliages de moulage

Les alliages de moulage, coulés dans des moules d’où sortent des produits (presque) finis. Ils ne subissent donc pas de déformation importante mais doivent présenter, selon les applications, certaines des autres propriétés ci-dessus, et aussi d’autres qualités : bonne coulabilité, peu de retrait à la solidification, pas de formation de criques... Une grande part des alliages de moulage provient de métal recyclé refondu.

Les traitements thermiques

Les traitements thermiques agissent sur les propriétés des alliages en en modifiant la microstructure. L’écrouissage (déformation à froid) durcit les métaux. Or, porté à haute température, un métal écroui recristallise, retrouvant ensuite à froid ses propriétés initiales. De plus, à haute température, les éléments d’alliage ont tendance à se disperser dans le réseau de la matrice, formant ce qu’on appelle une solution solide. Refroidie rapidement (trempe), la solution conservera à froid la structure de haute température. Puis les atomes des éléments d’alliage ont tendance à se rassembler, donnant de fins précipités de composés intermétalliques qui durcissent le métal. Ceci se produit soit à température ambiante ou un peu au-dessus (vieillissement), soit plus rapidement à une température plus élevée (revenu). 
Les alliages à « traitement thermique » sont soumis à une mise en solution à haute température, suivie d’une trempe et d’un revenu, ce qui leur confère une résistance mécanique élevée. C’est le cas des alliages utilisés par les industries aéronautique, spatiale et de l’armement.