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'en améliorer les propriétés, principalement sa résistance. Ces autres éléments comprennent le fer, le silicium, le cuivre, le magnésium, le manganèse et le zinc, dont la composition peut atteindre jusqu'à 15 % du poids de l'alliage. Un numéro à quatre chiffres est attribué à chaque alliage, le premier identifiant une classe générale, ou 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 usinabilité et une conductivité thermique et électrique élevée. C'est pourquoi la série 1xxx est couramment utilisée pour les lignes de transport d'électricité. Les alliages couramment utilisés dans cette série sont 1350 pour les applications électriques et 1100 pour les barquettes d'emballage alimentaire.
Alliages traitables thermiquement
Certains alliages sont renforcés par un traitement thermique de mise en solution suivi d'une trempe, ou refroidissement rapide. Le traitement thermique consiste à chauffer le métal allié solide jusqu'à un point précis. Les éléments de l'alliage, appelés solutés, sont répartis de manière homogène avec l'aluminium, les mettant en solution solide. Le métal est ensuite trempé, ou refroidi rapidement, ce qui fige les atomes de soluté. Ces atomes se combinent alors pour former un précipité finement réparti. Ce processus se produit à température ambiante (vieillissement naturel) ou, dans un four à basse température (vieillissement artificiel).
Série 2xxx
Dans la série 2xxx, le cuivre est utilisé comme principal élément d'alliage et peut être considérablement renforcé par traitement thermique en solution. Ces alliages offrent une bonne combinaison de résistance et de ténacité élevées, mais leur résistance à la corrosion atmosphérique est inférieure à celle de nombreux autres alliages d'aluminium. Par conséquent, ces alliages sont généralement peints ou plaqués pour de telles expositions. Ils sont généralement plaqués avec un alliage de haute pureté ou un alliage de la série 6xxx pour une excellente résistance à la corrosion. L'alliage 2024 est probablement l'alliage aéronautique le plus connu.
Série 6xxx
Les alliages de la série 6xxx sont polyvalents, traitables thermiquement, hautement formables, soudables et présentent une résistance mécanique moyennement élevée ainsi qu'une excellente résistance à la corrosion. Les alliages de cette série contiennent du silicium et du magnésium pour former du siliciure de magnésium. Les produits extrudés de la série 6xxx sont le choix idéal pour les applications architecturales et structurelles. L'alliage 6061 est le plus utilisé de cette série et est souvent utilisé dans les châssis de camions et de bateaux. De plus, certaines coques de téléphone ont été fabriquées à partir d'alliages de la série 6xxx.
Série 7xxx
Le zinc est le principal agent d'alliage de cette série. L'ajout de magnésium en plus faible quantité permet d'obtenir un alliage thermodurcissable et à très haute résistance. D'autres éléments, comme le cuivre et le chrome, peuvent également être ajoutés en faibles 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. Cet écrouissage intervient lors du laminage ou du forgeage et consiste à « travailler » le métal pour le rendre plus résistant. Par exemple, le laminage de l'aluminium pour obtenir des épaisseurs plus fines le rend plus résistant. En effet, l'écrouissage crée des dislocations et des lacunes dans la structure, ce qui inhibe le mouvement des atomes les uns par rapport aux autres. La résistance du métal s'en trouve ainsi accrue. Des éléments d'alliage comme le magnésium intensifie cet effet, ce qui lui confère une résistance encore plus élevée.
Série 3xxx
Le manganèse est le principal élément d'alliage de cette série, souvent additionné de magnésium en plus petites quantités. Cependant, seul un pourcentage limité de manganèse peut être efficacement ajouté à l'aluminium. L'alliage 3003 est un alliage populaire à usage général en raison de sa résistance modérée et de sa bonne maniabilité. Il peut être utilisé dans des applications telles que les échangeurs de chaleur et les ustensiles de cuisine. L'alliage 3004 et ses variantes sont utilisés dans les corps de canettes 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 le rendre cassant. De ce fait, la série 4xxx produit d'excellents fils de soudage et alliages de brasure lorsqu'un point de fusion plus bas est requis. L'alliage 4043 est l'un des alliages d'apport les plus utilisés pour le soudage des alliages de la série 6xxx destinés aux 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 utilisés pour l'aluminium. Les alliages de cette série présentent des caractéristiques de résistance mécanique moyenne à élevée, ainsi qu'une bonne soudabilité et une bonne résistance à la corrosion en milieu marin. De ce fait, les alliages aluminium-magnésium sont largement utilisés dans le bâtiment et la construction, les réservoirs de stockage, les appareils à pression et les applications marines. Parmi les applications courantes des alliages, on peut citer : le 5052 dans l'électronique, le 5083 dans les applications marines, les tôles anodisées 5005 pour les applications architecturales et le 5182 pour la fabrication des couvercles de canettes en aluminium.
