Terme général désignant les alliages à base d'aluminium. Les principaux éléments d'alliage sont le cuivre, le silicium, le magnésium, le zinc et le manganèse, et les éléments d'alliage secondaires sont le nickel, le fer, le titane, le chrome, le lithium, etc. L'alliage d'aluminium est le matériau de structure métallique non ferreux le plus utilisé dans l'industrie, notamment dans l'aéronautique, l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication de machines, la construction navale et l'industrie chimique.
Alliage d'aluminium a une faible densité, mais une résistance relativement élevée, proche ou supérieure à l'acier de haute qualité, a une bonne plasticité, peut être transformé en divers profils, a une excellente conductivité électrique, conductivité thermique et résistance à la corrosion, largement utilisé dans l'industrie, juste derrière l'acier.
Les alliages d'aluminium peuvent être classés en alliages d'aluminium ordinaires, alliages d'aluminium à ultra-haute résistance, alliages d'aluminium résistants à la chaleur et matériaux composites à base d'aluminium, selon leurs propriétés et leurs applications. Leurs domaines d'application sont variés et couvrent tous les domaines d'application des alliages d'aluminium.
La demande du marché en alliages d'aluminium détermine souvent le type, la production et les caractéristiques de performance des produits en alliages d'aluminium. En raison de la grande variété d'alliages d'aluminium, le processus de développement et la situation actuelle diffèrent en Chine et à l'étranger. Certains alliages d'aluminium sont utilisés dans les secteurs de l'automobile, de la marine et de l'aérospatiale ; c'est pourquoi cette section est classée et expliquée en termes d'alliages d'aluminium.
Alliage d'aluminium série 1XXX
Les principales caractéristiques de la série 1xxx sont :
O écrouissage
O particulièrement haute formabilité, résistance à la corrosion et conductivité électrique
O Plage de résistance à la traction ultime typique : 70 à 185 MPa (10-27 ksi)
O Connexion facile par soudage, brasage
La série 1xxx représente l'aluminium commercialement pur (CP), de l'aluminium de base 1100 (99.00 % min Al) aux alliages relativement purs 1050/1350 (99.50 % min Al) et 1175 (99.75 % min Al). Les alliages de la série 1xxx sont durcissables par déformation, mais ne sont pas utilisés lorsque la résistance est la priorité.
L'utilisation principale de la série 1xxx concerne les applications nécessitant une résistance à la corrosion et une formabilité extrêmement élevées (par exemple, les feuilles et les bandes pour l'emballage, les équipements chimiques, les carrosseries de réservoirs ou de camions, les pièces creuses filées et les pièces en tôle complexes).
Les applications électriques constituent l'une des principales utilisations de la série 1xxx, principalement le 1350, avec un contrôle relativement strict des impuretés susceptibles de réduire la conductivité. Par conséquent, la norme internationale sur le cuivre recuit (IACS) pour ce matériau garantit une conductivité électrique de 62 %, ce qui offre un avantage économique par rapport au cuivre dans les applications électriques grâce à la densité et à la légèreté de l'aluminium.
Alliage d'aluminium série 2XXX
Les alliages d'aluminium de la série 2XXX (A1-Cu-Mg) présentent une résistance à la traction, une ténacité et une résistance à la fatigue élevées, ainsi qu'une bonne résistance à la chaleur, à l'usinage et au soudage. Ils sont largement utilisés dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de l'armement. Les principales nuances sont les suivantes : 2A01, 2A02, 2A06, 2A11, 2A12, etc.
Une série d'alliages, tels que les alliages 2024, 2124, 2524 et 2324, ont été successivement développés pour améliorer la résistance, l'adéquation résistance-ténacité et la tolérance aux dommages.
Les modèles d'équipement de mon pays évoluent vers la légèreté, la longue durée de vie, la haute fiabilité et le faible coût, et ont des exigences plus élevées en matière de ténacité à la rupture, de résistance à la croissance des fissures et de résistance à la corrosion du matériau de la peau du fuselage.
Sur la base de la plaque épaisse en alliage d'aluminium 2024-T351, des pays étrangers ont développé des alliages d'aluminium 2324, 2624 et d'autres alliages à haute tolérance aux dommages pour l'intrados des ailes, présentant différentes résistances, ténacité, fatigue et corrosion, et ayant déjà été installés. Il est urgent de développer des alliages d'aluminium de la série 2XXX à haute tolérance aux dommages. À l'avenir, le microalliage composite constituera un axe de développement important pour les alliages d'aluminium à haute résistance de la série Al-Cu-Mg.
Alliage d'aluminium série 3XXX
L'alliage d'aluminium de série 3, également appelé alliage aluminium-manganèse, contient entre 1 et 1.5 % de manganèse. C'est un alliage d'aluminium antirouille largement utilisé. Sa résistance est supérieure à celle de l'alliage d'aluminium pur, bien qu'il ne puisse pas être traité thermiquement pour améliorer ses performances. Il présente cependant une bonne plasticité après écrouissage (laminage en surfusion) et recuit. Grâce à sa bonne résistance à la corrosion et à ses excellentes performances de soudage, il peut être utilisé dans de nombreux secteurs, tels que la décoration, la fabrication électronique et l'automobile.
Les principales nuances couramment utilisées dans les alliages d'aluminium de la série 3 sont les plaques d'aluminium 3003, 3004, 3104, 3005 et 3105. Parmi elles, l'alliage d'aluminium 3003 est le plus utilisé. Facile à usiner, cette plaque présente une bonne résistance à la rouille. Elle peut être recouverte d'une peinture colorée sur la surface de l'aluminium d'origine pour la fabrication de divers panneaux muraux décoratifs et de goussets de plafond intérieurs en aluminium. La presse à tuiles courbe les tuiles en aluminium coloré, légères et durables, dont la durée de vie est supérieure à celle de l'acier.
Le prix du 3003 est inférieur à celui du 5052 et ses performances de soudage sont excellentes. Certains fabricants de réservoirs de carburant pour camions utilisent également des plaques d'aluminium 3003H24 en remplacement du 5052 pour réaliser des cloisons de réservoir sans pression, réduisant ainsi les coûts sans impact sur l'utilisation. La résistance de l'alliage 3004 est supérieure à celle du 3003 et ses performances de formage sont supérieures. Il peut être utilisé comme corps de réservoir pour bidons tout aluminium, ainsi que pour la production et le stockage de liquides chimiques.
Les alliages 3104 et 3004 présentent une composition très similaire, une résistance élevée et une facilité de mise en œuvre. Dans l'industrie de la fabrication de téléviseurs, les plaques d'état 3104-O sont souvent utilisées pour la fabrication de fonds de panier LCD, le poinçonnage de coques convexes, l'ajout de composants électroniques et la formation d'oxydes denses après moulage et oxydation. Ce film est non seulement résistant à la corrosion et à l'oxydation, mais offre également une bonne isolation, ce qui réduit le poids total du produit fini et assure une bonne dissipation thermique.
L'alliage 3005 est principalement utilisé dans les bobines d'aluminium laquées haut de gamme. Il est utilisé dans l'industrie des matériaux de construction, les cloisons de toit, les maisons préfabriquées, etc. Il peut également être utilisé pour la fabrication de climatiseurs, de réfrigérateurs et d'autres dissipateurs thermiques, ainsi que de pièces internes. L'alliage 3105 est principalement utilisé pour la fabrication de pièces embouties telles que des capsules de bouteilles et des bouchons.
Alliage d'aluminium série 4XXX
Actuellement, les alliages Al-Si eutectiques et hypoeutectiques sont principalement utilisés dans les pistons automobiles en Chine. Cependant, avec l'amélioration constante des performances des moteurs, il est difficile d'y répondre. Les alliages Al-Si hypereutectiques présentent une faible densité, un faible coefficient de dilatation linéaire, une résistance à l'usure et une stabilité volumique supérieures. Ils constituent des matériaux de piston plus adaptés que les alliages Al-Si hypoeutectiques et eutectiques.
Les pistons en alliage eutectique Al-Si ont été produits en masse à l'étranger et utilisés dans les camions et les voitures, tels que les alliages A390 aux États-Unis, les alliages AC9A et AC8A (ZL109) au Japon et les alliages A390 en Australie.
Cependant, à l'heure actuelle, très peu de fabricants de pistons en alliage eutectique Al-Si sont fabriqués en Chine, et la plupart dépendent des importations. De plus, il existe un écart important entre les alliages d'aluminium pour turbocompresseurs automobiles et ceux fabriqués à l'étranger, et les alliages d'aluminium pour turbocompresseurs automobiles hautes performances proviennent principalement du Japon et d'autres pays. Il est donc impératif de développer des alliages d'aluminium clés pour les pistons et les turbines turbocompressés hautes performances.
Alliage d'aluminium série 5XXX
Les alliages Al-Mg, en particulier les alliages Al-Mg à haute teneur en Mg, ont une résistance spécifique élevée, une bonne soudabilité et une résistance à la corrosion, et deviendront des matériaux hautement compétitifs dans les domaines de l'aérospatiale, des trains à grande vitesse et des océans à l'avenir.
alliage d'aluminium 6XXX
L'alliage d'aluminium de la série 6 est un alliage d'aluminium dont les principaux éléments d'alliage sont le magnésium et le silicium, et dont la phase Mg2Si est la phase de renforcement. Il est susceptible d'être renforcé par traitement thermique. Il présente les avantages suivants : résistance moyenne, résistance élevée à la corrosion, absence de fissuration par corrosion sous contrainte, bonnes performances de soudage, résistance à la corrosion constante dans la zone de soudage, bonne formabilité et performances de traitement.
Lorsque l'alliage contient du cuivre, sa résistance peut être proche de celle de l'alliage d'aluminium de série 2 et ses performances de traitement sont supérieures à celles de cet alliage. Cependant, sa résistance à la corrosion se dégrade et l'alliage présente de bonnes propriétés de forgeage. Les alliages de série 2 les plus utilisés sont les alliages 6 et 6061, qui présentent les meilleures propriétés globales. Les principaux produits sont les profilés extrudés, qui sont les meilleurs alliages extrudés. Ces alliages sont largement utilisés comme profilés de construction.
Actuellement, six séries d'alliages d'aluminium sont produites : 6, 6005, 6060, 6061, 6063, 6082, 6201, 6262 et 6463A6. Voici une présentation détaillée de leurs utilisations respectives.
L'objectif principal de l'alliage d'aluminium de la série 6
Les profilés et tubes extrudés 6005 sont utilisés pour les pièces structurelles qui nécessitent une résistance et une hauteur supérieures à celles des alliages 6063, telles que les échelles, les antennes de télévision, etc.
Panneau de carrosserie automobile 6009
Feuille 6010 : Carrosserie automobile
La norme 6061 nécessite diverses structures industrielles présentant une certaine résistance, une soudabilité élevée et une résistance élevée à la corrosion, telles que des tuyaux, des tiges, des matériaux façonnés, des plaques
6063 Profilés industriels, profilés de construction, tuyaux d'irrigation et matériaux extrudés pour véhicules, bancs, meubles, clôtures, etc.
6066 Pièces forgées et matériaux d'extrusion de structures soudées
6070 Structures soudées robustes et matériaux extrudés et tubes pour l'industrie automobile
6101 Tiges à haute résistance, conducteurs électriques et matériaux de radiateur pour bus
Le 6151 est utilisé pour le forgeage de pièces de vilebrequin, de pièces de machines et de bagues de roulement de production, qui doivent avoir une bonne capacité de forgeage, une résistance élevée et une bonne résistance à la corrosion.
6201 Tiges et fils conducteurs à haute résistance
6205 Plaques épaisses, pédales et extrusions à fort impact
6262 Pièces filetées à haute contrainte nécessitant une résistance à la corrosion supérieure à celle des alliages 2011 et 2017
6351 Pièces structurelles extrudées de véhicules, canalisations pour eau, pétrole, etc.
6463 Profilés architecturaux et divers ustensiles, et pièces de garniture automobile avec une surface brillante après anodisation
6A02 Pièces de moteurs d'avions, pièces forgées et matricées de formes complexes.
alliage d'aluminium 7XXX
Récemment, des alliages 7055 (Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr) ont été développés à l'étranger, et sa limite d'élasticité dépasse 620 MPa dans l'état T77511, qui est utilisé pour les avions Boeing 777, et le poids est réduit de 635 kg.
Actuellement, l'alliage d'aluminium aéronautique chinois de la série 7XXX manque de technologie systématique de conception et de préparation, et certains produits sont entièrement importés. En raison du grand nombre d'éléments d'alliage, du large intervalle de solidification, des contraintes de coulée importantes, de l'oxydation/ségrégation facile des éléments d'alliage, etc., la qualité métallurgique du lingot est médiocre et sa formabilité à température ambiante est faible. Le développement du nouvel alliage d'aluminium de la série 7XXX est donc crucial.
8. Alliage aluminium-lithium (Al-Li)
L'alliage aluminium-lithium est le matériau léger qui a connu le développement le plus rapide ces dernières années dans le secteur aéronautique. Il présente les caractéristiques suivantes : faible densité, module d'élasticité élevé, rigidité spécifique élevée, bonne tenue à la fatigue et résistance à la corrosion. Après avoir remplacé les alliages d'aluminium conventionnels, sa masse peut être réduite de 10 % à 20 %, et sa rigidité augmentée de 15 % à 20 %.
La société américaine ALCOA Corporation a lancé le « Plan ALCOA Aviation 20/20 » au début du 21e siècle, dans le but de réduire le coût et le poids des alliages d'aluminium pour l'aviation de 20 % en 20 ans.
Connian Aluminium a développé des alliages aluminium-lithium 2050 et 2198 (Al-Cu-Li-Mg-Ag) avec une faible densité, une ténacité élevée et des propriétés de tolérance aux dommages élevées.
Il existe très peu de nuances d'alliage Al-Li développées indépendamment dans mon pays, seul l'alliage 1420 a été appliqué, et l'alliage Al-Li utilisé dans l'avion de passagers C919 est fourni par Alcoa.
Seules des nuances d'alliage limitées telles que 1420, 2195, 2197 et 2A97 peuvent être produites en Chine, et les lingots ne sont que des lingots plats inférieurs à ((310~400)×1280×4000) mm et des lingots ronds inférieurs à ϕ650 mm.
Pour les applications aérospatiales haut de gamme, les lingots plats (2B16) d'une épaisseur supérieure à 60 mm et d'une largeur supérieure à 1500 1500 mm, ainsi que les lingots d'un diamètre supérieur à 2 16 mm (XNUMXBXNUMX), ne sont pas encore produits industriellement. Il est donc crucial de développer de nouvelles conceptions d'alliages aluminium-lithium, la préparation de lingots surdimensionnés et des technologies d'usinage en profondeur.
