L’aluminium est le métal le plus abondant au monde et est le troisième élément le plus commun comprenant 8% de la croûte terrestre. La polyvalence de l’aluminium en fait le métal le plus utilisé après l’acier.

Production d’aluminium

L’aluminium est dérivé du minéral bauxite. La bauxite est transformée en oxyde d’aluminium (alumine) par le procédé Bayer. L’alumine est ensuite transformée en aluminium métallique à l’aide de cellules électrolytiques et du procédé Hall-Heroult.

Demande annuelle d’aluminium

La demande mondiale d’aluminium est d’environ 29 millions de tonnes par an. Environ 22 millions de tonnes sont de l’aluminium neuf et 7 millions de tonnes sont des déchets d’aluminium recyclés. L’utilisation d’aluminium recyclé est économiquement et écologiquement intéressante. Il faut 14 000 kWh pour produire une tonne d’aluminium neuf. Inversement, il ne faut que 5 % de cette quantité pour refondre et recycler une tonne d’aluminium. Il n’y a pas de différence de qualité entre les alliages d’aluminium vierge et recyclé.

Applications de l’aluminium

L’aluminium pur est doux, ductile, résistant à la corrosion et possède une conductivité électrique élevée. Il est largement utilisé pour les feuilles et les câbles conducteurs, mais l’alliage avec d’autres éléments est nécessaire pour obtenir les résistances plus élevées requises pour d’autres applications. L’aluminium est l’un des métaux techniques les plus légers, avec un rapport résistance/poids supérieur à celui de l’acier.

En utilisant diverses combinaisons de ses propriétés avantageuses telles que la résistance, la légèreté, la résistance à la corrosion, la recyclabilité et la formabilité, l’aluminium est employé dans un nombre toujours croissant d’applications. Cet éventail de produits va des matériaux structurels aux fines feuilles d’emballage.

Désignations des alliages

L’aluminium est le plus souvent allié au cuivre, au zinc, au magnésium, au silicium, au manganèse et au lithium. De petits ajouts de chrome, de titane, de zirconium, de plomb, de bismuth et de nickel sont également effectués et le fer est invariablement présent en petites quantités.

Il existe plus de 300 alliages corroyés dont 50 sont couramment utilisés. Ils sont normalement identifiés par un système à quatre chiffres qui provient des États-Unis et qui est maintenant universellement accepté. Le tableau 1 décrit le système pour les alliages corroyés. Les alliages de fonderie ont des désignations similaires et utilisent un système à cinq chiffres.

Tableau 1. Désignations des alliages d’aluminium corroyés.

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Pour les alliages d’aluminium corroyé non alliés désignés 1XXX, les deux derniers chiffres représentent la pureté du métal. Ils sont l’équivalent des deux derniers chiffres après la virgule lorsque la pureté de l’aluminium est exprimée au 0,01 pour cent près. Le deuxième chiffre indique les modifications des limites d’impuretés. Si le deuxième chiffre est zéro, il indique un aluminium non allié ayant des limites d’impuretés naturelles et 1 à 9, indiquent des impuretés individuelles ou des éléments d’alliage.

Pour les groupes 2XXX à 8XXX, les deux derniers chiffres identifient différents alliages d’aluminium dans le groupe. Le deuxième chiffre indique les modifications de l’alliage. Un deuxième chiffre de zéro indique l’alliage original et les nombres entiers de 1 à 9 indiquent les modifications d’alliage consécutives.

Propriétés physiques de l’aluminium

L’aluminium a une densité d’environ un tiers de celle de l’acier ou du cuivre, ce qui en fait l’un des métaux les plus légers disponibles dans le commerce. Le rapport résistance/poids élevé qui en résulte en fait un matériau structurel important permettant une augmentation des charges utiles ou des économies de carburant pour les industries du transport notamment.

Résistance de l’aluminium

L’aluminium pur n’a pas une grande résistance à la traction. Cependant, l’ajout d’éléments d’alliage comme le manganèse, le silicium, le cuivre et le magnésium peut augmenter les propriétés de résistance de l’aluminium et produire un alliage aux propriétés adaptées à des applications particulières.

L’aluminium est bien adapté aux environnements froids. Il a l’avantage, par rapport à l’acier, que sa’ résistance à la traction augmente avec la diminution de la température tout en conservant sa ténacité. En revanche, l’acier devient fragile à basse température.

Résistance à la corrosion de l’aluminium

Lorsqu’il est exposé à l’air, une couche d’oxyde d’aluminium se forme presque instantanément à la surface de l’aluminium. Cette couche présente une excellente résistance à la corrosion. Elle est assez résistante à la plupart des acides mais moins résistante aux alcalis.

Conductivité thermique de l’aluminium

La conductivité thermique de l’aluminium est environ trois fois supérieure à celle de l’acier. Cela fait de l’aluminium un matériau important pour les applications de refroidissement et de chauffage, comme les échangeurs de chaleur. Combinée à sa non-toxicité, cette propriété signifie que l’aluminium est largement utilisé dans les ustensiles de cuisine et les ustensiles de cuisine.

Conductivité électrique de l’aluminium

Avec le cuivre, l’aluminium a une conductivité électrique suffisamment élevée pour être utilisé comme conducteur électrique. Bien que la conductivité de l’alliage conducteur couramment utilisé (1350) ne soit que d’environ 62% de celle du cuivre recuit, il ne représente qu’un tiers du poids et peut donc conduire deux fois plus d’électricité par rapport au cuivre de même poids.

Réflectivité de l’aluminium

De l’UV à l’infrarouge, l’aluminium est un excellent réflecteur de l’énergie radiante. Une réflectivité de la lumière visible d’environ 80% signifie qu’il est largement utilisé dans les luminaires. Les mêmes propriétés de réflectivité rendent l’aluminium idéal comme matériau isolant pour se protéger des rayons du soleil en été, tout en isolant contre les pertes de chaleur en hiver.

Tableau 2. Propriétés de l’aluminium.

Propriétés mécaniques de l’aluminium

L’aluminium peut être sévèrement déformé sans défaillance. Cela permet à l’aluminium d’être formé par laminage, extrusion, étirage, usinage et autres procédés mécaniques. Il peut également être coulé avec une tolérance élevée.

L’alliage, le travail à froid et le traitement thermique peuvent tous être utilisés pour adapter les propriétés de l’aluminium.

La résistance à la traction de l’aluminium pur est d’environ 90 MPa, mais elle peut être portée à plus de 690 MPa pour certains alliages pouvant être traités thermiquement.

Tableau 3. Propriétés mécaniques de certains alliages d’aluminium.

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Normes sur l’aluminium

L’ancienne norme BS1470 a été remplacée par neuf normes EN. Les normes EN sont indiquées dans le tableau 4.

Tableau 4. Normes EN pour l’aluminium

Les normes EN diffèrent de l’ancienne norme, BS1470 dans les domaines suivants :

• Compositions chimiques – inchangées.
• Système de numérotation des alliages – inchangé.
• Les désignations des températures pour les alliages traitables thermiquement couvrent désormais une plus large gamme de températures spéciales. Jusqu’à quatre chiffres après le T ont été introduits pour les applications non standard (par exemple T6151).
• Désignations des tempéraments pour les alliages non traitables thermiquement – les tempéraments existants sont inchangés mais les tempéraments sont maintenant définis de manière plus complète en termes de création. La température douce (O) est maintenant H111 et une température intermédiaire H112 a été introduite. Pour l’alliage 5251, les nuances sont maintenant indiquées comme H32/H34/H36/H38 (équivalent à H22/H24, etc.). H19/H22 & H24 sont maintenant indiqués séparément.
• Propriétés mécaniques – restent similaires aux chiffres précédents. Une contrainte d’épreuve de 0,2% doit maintenant être indiquée sur les certificats d’essai.
• Les tolérances ont été resserrées à divers degrés.

Traitement thermique de l’aluminium

Une gamme de traitements thermiques peut être appliquée aux alliages d’aluminium:

• Homogénéisation – l’élimination de la ségrégation par chauffage après la coulée.
• Le recuit – utilisé après le travail à froid pour ramollir les alliages durcissant à l’usinage (1XXX, 3XXX et 5XXX).
• Le durcissement par précipitation ou par vieillissement (alliages 2XXX, 6XXX et 7XXX).
• Le traitement thermique de dissolution avant le vieillissement des alliages durcissant par précipitation.
• Traitement thermique pour le durcissement des revêtements
• Après traitement thermique, un suffixe est ajouté aux numéros de désignation.
• Le suffixe F signifie « tel que fabriqué ».
• O signifie « produits corroyés recuits ».
• T signifie qu’il a été « traité thermiquement ».
• W signifie que le matériau a été traité thermiquement.
• H désigne les alliages non traitables thermiquement qui sont « travaillés à froid » ou « écrouis ».

Les alliages non traitables thermiquement sont ceux des groupes 3XXX, 4XXX et 5XXX.

Tableau 5. Désignations des traitements thermiques de l’aluminium et des alliages d’aluminium.

Durcissement de l’aluminium par écrouissage

Les alliages non traitables thermiquement peuvent voir leurs propriétés ajustées par écrouissage. Le laminage à froid en est un exemple.

Ces propriétés ajustées dépendent du degré de travail à froid et du fait que le travail est suivi ou non d’un traitement thermique de recuit ou de stabilisation.

La nomenclature pour décrire ces traitements utilise une lettre, O, F ou H suivie d’un ou plusieurs chiffres. Comme indiqué dans le tableau 6, le premier chiffre se réfère à l’état travaillé et le deuxième chiffre au degré de revenu.

Tableau 6. Non-désignations des alliages non traitables thermiquement

Tableau 7. recuit

Tableau 7. Codes de revenu pour les tôles

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Ces données sont uniquement indicatives et ne doivent pas être considérées comme un substitut de la spécification complète dont elles sont tirées. En particulier, les exigences en matière de propriétés mécaniques varient largement en fonction de la trempe, du produit et des dimensions du produit. Les informations sont basées sur nos connaissances actuelles et sont données de bonne foi. Cependant, aucune responsabilité ne sera acceptée par la société en ce qui concerne toute action entreprise par un tiers sur la base de ces informations.

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Cette information a été sourcée, revue et adaptée à partir de documents fournis par Aalco – Stockeur de métaux ferreux et non ferreux.

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Citations

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