Qu'est-ce que l'aluminium ? Aperçu du matériau et considérations de conception

L'aluminium , également appelé Aluminium , est le métal non ferreux le plus utilisé en raison de ses caractéristiques uniques que l'on ne trouve pas dans les métaux à base de fer. Comprendre ses propriétés et choisir le bon grade, la méthode de traitement et le traitement thermique appropriés sont essentiels lors de la conception de produits. Que ’nous explorions les différents types et propriétés de l'aluminium.

Caractéristiques principales de l'aluminium

L'aluminium possède plusieurs caractéristiques excellentes, notamment : léger, résistant, résistant à la corrosion, malléable, haute conductivité thermique, haute conductivité électrique, recyclable, non magnétique, résistant aux basses températures, réfléchissant la chaleur et la lumière, esthétique et non toxique.

Léger

L'aluminium a une masse volumique d'environ 2,7, soit environ un tiers de celle de l'acier. Sa légèreté le rend très recherché dans des industries telles que les transports (aéronefs, satellites et trains à grande vitesse), la construction et l'électronique (téléphones mobiles).

Elle est forte.

L'alliage de l'aluminium pur avec d'autres métaux peut améliorer sa résistance spécifique. Des alliages comme la série 7000, traités thermiquement avec du zinc et du magnésium ajoutés, présentent une excellente résistance. L'A7075 (duralumin extra-super), par exemple, est largement utilisé dans les pièces d'avion.

Résistant à la corrosion

L'aluminium réagit facilement avec l'oxygène, formant un film d'oxyde dense à sa surface qui agit comme une couche protectrice, empêchant la corrosion. Sa forte résistance à la corrosion le rend idéal pour les applications marines, la construction navale et l'architecture. Il existe également des rapports indiquant qu'aucun problème n'a été constaté même après 30 ans d'utilisation dans des zones exposées aux embruns marins.

Réalisable

L'aluminium est très malléable, ce qui le rend adapté à diverses méthodes de traitement. Son point de fusion bas et ses bonnes caractéristiques d'écoulement en font un matériau idéal pour la fonderie. Il peut être facilement découpé et soudé, permettant la création d'une grande variété de formes, allant des formes à parois minces comme la feuille d'aluminium jusqu'à des formes complexes.

Haute conductivité thermique

L'aluminium ’sa conductivité thermique est environ trois fois supérieure à celle du fer, ce qui le rend idéal pour les radiateurs automobiles, les échangeurs de chaleur et les radiateurs pour dispositifs électroniques.

Haute conductivité électrique

L'aluminium transporte deux fois plus de courant qu'un fil de cuivre de même poids. Cette propriété, combinée à sa légèreté, fait de lui un matériau attrayant pour les lignes de transport d'électricité. Elle permet d'augmenter l'espacement entre les tours et de réduire les coûts.

Recyclable

L'aluminium ne se dégrade pas facilement, même après une utilisation prolongée, et possède un point de fusion bas, ce qui permet de le recycler facilement en fondant le produit après usage. Le recyclage de l'aluminium nécessite seulement 3 % de l'énergie nécessaire à la fabrication de produits neufs, et la qualité de l'aluminium recyclé est presque équivalente à celle des produits neufs.

Non magnétique

L'aluminium est non magnétique et n'est pas affecté par les champs magnétiques environnants. Cette propriété le rend adapté à des utilisations telles que les antennes paraboliques, les équipements médicaux, les boussoles magnétiques et les produits liés à la supraconductivité. Il est également moins coûteux que d'autres matériaux non magnétiques tels que l'or, l'argent et le cuivre.

Résistant aux basses températures

Même à des températures extrêmement basses telles que celles de l'azote liquide (-196 °F) et de l'oxygène liquide (-183 °F), l'aluminium conserve sa résistance et peut même voir celle-ci augmenter. Cette propriété le rend adapté aux installations à basse température, aux réservoirs de GNL (gaz naturel liquéfié), à l'exploration spatiale et à la biotechnologie.

Réfléchit la chaleur et la lumière

L'aluminium a la capacité de réfléchir les rayons infrarouges, les rayons ultraviolets et les ondes électromagnétiques. En augmentant sa pureté ou en lui appliquant une finition miroir, son pouvoir réflecteur peut être encore amélioré, ce qui le rend adapté à des utilisations dans des réflecteurs chauffants, des combinaisons spatiales et des miroirs polygonaux.

Visuellement attractif

L'aluminium possède une beauté naturelle, qui peut être encore améliorée par des traitements de surface tels que le traitement anodisé (alumite). Il peut également être coloré par coloration électrolytique, ce qui le rend adapté à des utilisations dans les revêtements extérieurs des bâtiments et les matériaux d'emballage.

Non toxique

L'aluminium ne réagit pas avec les aliments et est non toxique. Même s'il est ingéré, plus de 99 % de celui-ci est éliminé par l'organisme, sans nuire au sol. Il est couramment utilisé dans les emballages pour aliments et médicaments, ainsi que dans les dispositifs médicaux.

Précautions à prendre lors de l'utilisation de l'aluminium

Bien que l'aluminium possède de nombreuses caractéristiques excellentes, certaines précautions doivent être prises :

Résistance inférieure par rapport à l'acier

Bien que l'aluminium possède une excellente résistance spécifique, sa résistance est inférieure à celle de l'acier. Il convient aux structures souples et flexibles, comme les ailes d'avion, mais peut ne pas être adapté à des pièces nécessitant une grande résistance, telles que les engrenages.

Considérations relatives à la corrosion

Bien que l'aluminium soit résistant à la rouille, il peut subir une corrosion dans des environnements salins ou lorsqu'il est en contact avec des métaux différents. Pour prévenir la corrosion, un traitement alumite peut être nécessaire.

Coefficient élevé de dilatation linéaire

L'aluminium a un coefficient de dilatation linéaire presque deux fois supérieur à celui des matériaux à base de fer. Les pièces soumises à de fortes contraintes thermiques et qui sont régulièrement chauffées et refroidies peuvent subir une rupture par fatigue thermique.

Absence de limite de fatigue

Contrairement aux matériaux ferreux, l'aluminium ne possède pas de limite de fatigue —la limite inférieure de contrainte à laquelle la fatigue métallique ne se produit pas. Par conséquent, lors de la conception, il est nécessaire de comparer les contraintes variables survenant en service avec le diagramme SN afin de garantir l'absence de problèmes de résistance même si des fissures apparaissent pendant la durée de vie prévue du produit.

Difficile à souder

L'aluminium ’le film d'oxyde d'aluminium a un point de fusion élevé d'environ 3632 °F, ce qui nécessite sa suppression avant le soudage. De plus, la conductivité thermique élevée de l'aluminium et son point de fusion bas font que la chaleur durant le soudage est rapidement transmise au métal de base, ce qui peut provoquer l'échappement du métal de base. Le soudage de l'aluminium exige un contrôle précis de la vitesse de la torche à souder. Pour de meilleurs résultats, envisagez d'utiliser une entreprise ayant une expérience avérée dans le soudage de l'aluminium. ’le soudage de l'aluminium exige un contrôle précis de la vitesse de la torche à souder. Pour de meilleurs résultats, envisagez d'utiliser une entreprise ayant une expérience avérée dans le soudage de l'aluminium.

Types courants d'aluminium

L'aluminium pur a une faible résistance, on ajoute donc généralement d'autres métaux pour former un alliage. En ajoutant du fer, du zinc, du magnésium, du cuivre, etc. à l'aluminium, divers types d'alliages peuvent être créés.

Les matériaux industriels en aluminium sont classés en alliages d'aluminium corroyés et alliages d'aluminium moulés, selon l'utilisation du produit final ’l'aluminium corroyé peut être transformé par déformation plastique, tandis que l'aluminium moulé est utilisé pour la fonderie. Examinons ici les types d'alliages d'aluminium corroyés. ’examinons les types d'alliages d'aluminium corroyés ici.

Alliages d'aluminium corroyés

• alliage d'aluminium 1050

l'alliage d'aluminium 1050 (1050 AA) est un alliage typique d'aluminium pur. Bien qu'il ait une faible résistance, il possède une excellente aptitude au travail et une bonne résistance à la corrosion, ce qui le rend adapté aux articles de décoration et aux lignes de transmission électrique.

• alliage d'aluminium 2017

l'alliage d'aluminium 2017 (2017 AA), également connu sous le nom de duralumin, présente une faible résistance à la corrosion mais une haute résistance mécanique, ce qui le rend adapté aux avions, aux automobiles et aux pièces mécaniques.

• alliage d'aluminium 2024

l'alliage d'aluminium 2024 (2024 AA), ou super duralumin, offre une résistance supérieure à celle du 2017 AA.

• alliage d'aluminium 5052

l'alliage d'aluminium 5052 (5052 AA) possède une excellente résistance à la corrosion, une bonne aptitude à l'usinage et une soudabilité élevée, ce qui en fait l'alliage d'aluminium le plus largement utilisé. Il est employé pour les matériaux de structure et pièces en tôle .

• alliage d'aluminium 6061

l'alliage d'aluminium 6061 (6061 AA) est un alliage d'aluminium offrant une excellente résistance à la corrosion. Un traitement thermique, comme le traitement T6, améliore encore davantage sa résistance à la corrosion.

• alliage d'aluminium 6063

l'alliage d'aluminium 6063 (6063 AA) est un alliage d'aluminium possédant une excellente résistance à la corrosion ainsi que de bonnes propriétés pour les traitements de surface, utilisé principalement pour des produits extrudés tels que les profilés en aluminium et les matériaux électriques.

• l'alliage d'aluminium 7075

l'alliage d'aluminium 7075 (7075 AA), ou duralumin extra-super, présente la résistance la plus élevée parmi les alliages d'aluminium. Couramment utilisé dans l'aéronautique, il a joué un rôle essentiel dans la construction aéronautique, apportant des contributions significatives aux performances des avions pendant les périodes de guerre.