LES ALUMINIUMS
PROCESSUS DE SOLIDIFICATION DE L’ALUMINIUM PUR :
A l’état liquide : l’aluminium est constitué par un arrangement désordonné d’atomes sans disposition régulière.
Les propriétés spécifiques à l’état liquide sont :
- La fluidité qui permet au métal de prendre la forme de son récipient.
- La diffusivité qui est la vitesse avec laquelle les atomes se déplacent dans le matériau.
Passage de l’état liquide à l’état solide : il a lieu à une température unique et spécifique du métal.
Pour l’aluminium pur, celle-ci est de
Le passage de l’état liquide à l’état solide est marqué par la transformation de la structure désordonnée du liquide en structure ordonnée pour le solide.
L’aluminium solide est constitué par un arrangement d’atomes suivant trois dimensions qui se répète sur une certaine distance. On dit que l’aluminium cristallise en se solidifiant.
L’aluminium cristallise dans le système cubique à face centrée.
Dans le cas de l’aluminium comme de la plupart des métaux, le développement des cristaux s’effectue sous la forme dendritique ( du grec « dendron » qui signifie « arbre » ) .
Représentation bidimensionnelle d’une dendrite
En fin de solidification, tous les cristaux se rejoignent pour former une sorte de mosaïque dont chaque élément constitue ce que l’on appelle un grain de métal.
PROCESSUS DE SOLIDIFICATION DES
ALLIAGES-SILICIUM :
A l’état liquide :
les alliages Al-Si sont constitués d’atomes non ordonnés.
Nous avons dans ce cas deux types d’atomes différents : d’une part les atomes d’aluminium, et d’autre part les atomes de silicium, le tout formant une solution liquide.
Passage de l’état liquide à l’état solide :
Il y a formation d’une solution solide pour les faibles pourcentages en silicium.
Celle-ci est une solution solide aluminium-silicium constituée se silicium dissous dans l’aluminium.
A partir d’un certain pourcentage de silicium dans l’alliage, le silicium n’entre plus en solution dans l’aluminium : l’aluminium est saturé.
A une température donnée, l’aluminium et le silicium cristallisent au même moment pour former un mélange eutectique.
L’eutectique est constitué par un mélange d’aluminium et de silicium, et il contient toujours le même pourcentage de silicium : 12,7%.
Un eutectique se solidifie à une température fixe et
constante pendant la solidification :
Il y a formation d’eutectique à partir d’un pourcentage de 1,65% de Si dans l’alliage.
Ces remarques amènent à considérer quatre processus de solidification dans les alliages Al-Si, selon le pourcentage de silicium :
- Si inférieur à 1,65%
- Si compris entre 1,65% et 7%
- Si compris entre 7% et 12,7%
- Si supérieur à 12,7%
PROPRIETES DE MOULAGE :
SOLIDIFICATION :
Suivant leur composition, les alliages d’aluminium présentent un intervalle de solidification plus ou moins grand.
COULABILITE :
C’est l’aptitude d’un alliage à remplir l’empreinte du moule.
Les facteurs qui agissent sur la coulabilité sont :
- Viscosité : pratiquement sans influence car tous les alliages d’aluminium ont la même viscosité.
- Température de l’alliage : la coulabilité augmente régulièrement avec la température.
- Oxydation de l’alliage : diminue la coulabilité.
- Intervalle de solidification : la coulabilité est d’autant plus élevée que celui-ci est faible.
CRIQUABILITE :
C’est l’aptitude d’un alliage à donner des criques.
Formation des criques : Les criques à chaud prennent naissance à une température supérieure à celle du solidus. Pendant le refroidissement d’un alliage dans un moule, l’état idéal qui permettrait une solidification simultanée en tous les points de la pièce n’est jamais atteint : une partie de l’alliage est encore liquide tandis qu’une autre se trouve à l’état pâteux et qu’une troisième, enfin, au contact de la paroi du moule est déjà solidifiée. L’état pâteux possède une résistance mécanique pratiquement nulle. Les zones complètement solidifiées, qui présentent par contre une meilleure résistance mécanique, se contractent en raison du retrait qui se produit pendant la poursuite du refroidissement. Si une telle zone en voie de contraction est voisine d’une zone à l’état pâteux, des tensions se produisent qui provoquent l’apparition de criques à chaud . Celles-ci apparaissent donc toujours dans les régions d’une pièce qui se solidifient les dernières.
Facteurs agissant sur la criquabilité :