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 qui, combinés, peuvent représenter jusqu'à 15 pour cent de l'alliage en poids. Les alliages se voient attribuer un numéro à quatre chiffres, dont le premier chiffre identifie une classe générale, ou une série, caractérisée par ses principaux éléments d'alliage.
Aluminium pur
Série 1xxx
Les alliages de la série 1xxx sont composés d'aluminium d'une pureté de 99 % ou plus. 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 de réseau électrique. Les désignations d'alliage courantes dans cette série sont 1350, pour les applications électriques, et 1100, pour les plateaux d'emballage alimentaire.
Alliages traitables thermiquement
Certains alliages sont renforcés par un traitement thermique en solution puis une trempe ou un refroidissement rapide. Le traitement thermique prend le métal solide allié et le chauffe jusqu’à un point spécifique. Les éléments de l'alliage, appelés soluté, sont répartis de manière homogène avec l'aluminium les mettant dans une solution solide. Le métal est ensuite trempé ou rapidement refroidi, ce qui gèle les atomes de soluté en place. Les atomes du soluté se combinent alors en un précipité finement distribué. Cela se produit à température ambiante, appelé vieillissement naturel, ou dans un four à basse température, appelé vieillissement artificiel.
Série 2xxx
Dans la série 2xxx, le cuivre est utilisé comme principal élément d'alliage et peut être considérablement renforcé par un traitement thermique en solution. Ces alliages possèdent une bonne combinaison de résistance et de ténacité élevées, mais n'ont pas les niveaux de résistance à la corrosion atmosphérique que de nombreux autres alliages d'aluminium. Par conséquent, ces alliages sont généralement peints ou plaqués pour de telles expositions. Ils sont généralement recouverts d'un alliage de haute pureté ou d'un alliage de la série 6xxx pour résister grandement à la corrosion. L’alliage 2024 est peut-être l’alliage aéronautique le plus connu.
Série 6xxx
La série 6xxx est polyvalente, traitable thermiquement, hautement formable, soudable et présente une résistance moyennement 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 au sein de 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 largement utilisé dans cette série et est souvent utilisé dans les châssis de camions et de bateaux. De plus, certains étuis de téléphone étaient fabriqués à partir d’un alliage de la série 6xxx.
Série 7xxx
Le zinc est le principal agent d'alliage de cette série, et lorsque du magnésium est ajouté en plus petite quantité, le résultat est un alliage traitable thermiquement et à très haute résistance. D'autres éléments comme 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.
Alliages non traitables thermiquement
Les alliages non traités thermiquement sont renforcés par écrouissage. 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 l’on roule de l’aluminium jusqu’à obtenir des épaisseurs plus fines, il devient plus résistant. En effet, le travail à froid crée des dislocations et des lacunes dans la structure, ce qui inhibe ensuite 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 se traduit par une résistance encore plus élevée.
Série 3xxx
Le manganèse est le principal élément d'alliage de cette série, souvent additionné de petites quantités de magnésium. Cependant, seul un pourcentage limité de manganèse peut être ajouté efficacement à l’aluminium. Le 3003 est un alliage populaire à usage général car il présente 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 quantité suffisante 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 lorsqu'un point de fusion plus bas est requis. L'alliage 4043 est l'un des alliages d'apport les plus largement utilisés pour le soudage des alliages de la série 6xxx pour les applications structurelles et automobiles.
Série 5xxx
Le magnésium est le principal agent d'alliage de la série 5xxx et l'un des éléments d'alliage les plus efficaces et les plus largement 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 dans l'environnement marin. Pour cette raison, les alliages aluminium-magnésium sont largement utilisés dans le bâtiment et la construction, les réservoirs de stockage, les appareils sous pression et les applications marines. Des exemples d'applications courantes d'alliages incluent : 5052 dans l'électronique, 5083 dans les applications marines, 5005 feuilles anodisées pour les applications architecturales et 5182 pour la fabrication de couvercles de canettes de boisson en aluminium.
