Chapitre 16 : Alliages non ferreux

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1 Chapitre 16 : Alliages non ferreux
Plan du chapitre : Aluminium Cuivre Plomb Zinc Titane

2 Aluminium (1) Propriétés de l’aluminium pur
Tf = 660 °C CFC d = 2,7 à 20 Conductibilité électrique = 60 % Cu

3 Aluminium (2) Alliages légers
Alliages de fonderie : Alpax (Al + Si) Alliages résistants à la corrosion : Al + Mg Alliages à bonne résistance mécanique : dularium (Al + Cu + Mg) Alliages pour conducteurs électriques : Al + Mg + Si

4 Aluminium (3) Problèmes des contacts
Acier : en atmosphère polluée, détérioration de Al par acier. Cuivre Plâtre et ciment : marques blanches Chêne et châtaigner : attaques acides.

5 Aluminium (4) Principaux alliages
Alliages au cuivre (duralumin) : bonnes coulabilité et usinabilité, mauvaise résistance à la corrosion. Alliages au silicium (alpax) : bonnes coulabilité et résistance à la corrosion, mauvaise usinabilité. Alliages au magnésium (duralinox) : excellente résistance à la corrosion. Alliages au zinc : meilleure résistance mécanique.

6 Travail de l’aluminium
Aluminium (5) Usages Légèreté, Longévité, Conductibilité, Ductilité, Adaptabilité, Esthétique, Recyclage. Travail de l’aluminium Usinage Déformations plastiques (pliage, cintrage) : à froid pour l’aluminium et les alliages ductiles, à chaud pour les alliages dont la dureté est plus grande. Assemblages : rivets, boulons, vis, soudage, collage.

7 Aluminium (6) Exemple d’utilisation
L’Audi A8 qui a un chassis en aluminium. Le chassis en aluminium, montrant quelques composants fabriqués par extrusion, travail des métaux en feuille et fonderie. Source: ALCOA, Inc.

8 Plan du chapitre : Aluminium Cuivre Plomb Zinc Titane

9 Cuivre (1) Propriétés du cuivre pur
Tf = 1083 °C CFC d = 8,9 Rm = 200 MPa Re = 30 MPa E = MPa A > 50 % Très bonne conductibilité électrique

10 Cuivre (2) Alliages de cuivre
Cuivre faiblement allié : on retiendra essentiellement Cu + 1 % Cr pour les électrodes de soudage par point. Laiton (Cu + Zn) : bonnes usinabilité, coulabilité, résistance mécanique, ductilité et résistance à la corrosion. Utilisé pour les engrenages et le brasage notamment.

11 Cuivre (3) Alliages de cuivre
Le diagramme Cu-Zn est le diagramme de base des laitons qui sont soit des alliages de teneur en Zn comprises entre 15 et 30 % en masse de Zn soit de l'ordre de 45% en masse (laiton b)

12 Cuivre (4) Alliages de cuivre
Cupro-aluminium (Cu + Al) : identique au bronze mais meilleure résistance à la corrosion. Utilisé pour les hélices marines. Bronze (Cu + Sn) : coulabilité bonne mais mauvaise usinabilité. Utilisé pour les monnaies, robinetteries, coussinets, …

13 Cuivre (5) Alliages de cuivre
Bronze monophasique a (malléables) Bronze biphasique a + d (fonderie) Les alliages Cu-Sn sont à la base des divers nuances de bronze. Ils sont parmi les tous premiers matériaux métalliques mis œuvre par l'homme par fonderie.

14 Cuivre (6) Alliages de cuivre
Cupro-nickel (Cu + Ni) et maillechort (Cu + Ni + Zn) : bonnes ductilité, résistance mécanique et résistance à la corrosion. Utilisés pour les monnaies, articles ménagers, scientifiques, clefs, … Anneau extérieur : cupro-nickel Anneau extérieur : maillechort

15 Plan du chapitre : Aluminium Cuivre Plomb Zinc Titane

16 Plomb (1) Propriétés du plomb pur
Tf = 327 °C CFC d = 13,3 Rm = 25 MPa Re = 1,4 MPa E = MPa A = 30 % Résistance à l’eau, à l’air et à H2SO4 Absorbe les Rx et les Rg

17 Plomb (2) Usages principaux
fabrication d’accumulateurs (30 %) ; protection de câbles électriques souterrains (15 %) ; industrie chimique comme revêtement anti-corrosion ; protection contre les radiations ; plomb de chasse (Pb durci par As et Sb) 5 % des débouchés ; soudure à bas point de fusion ; fabrication du cristal ; alliages anti-friction pour coussinets : le plomb y joue le rôle de matière tendre et déformable, facilitant la lubrification de l’arbre de rotation.

18 Plan du chapitre : Aluminium Cuivre Plomb Zinc Titane

19 Zinc (1) Propriétés du zinc pur
Tf = 419 °C HC d = 7,1 Résistance mécanique diminue avec sa pureté Crée une couche protectrice en présence d’humidité Difficilement déformable à froid

20 Zinc (2) Usages Toitures, corniches, gouttières Galvanisation
Pile sèche

21 Zinc (3) Alliages de zinc
Alliages de fonderie uniquement avec toujours de l’aluminium et des additions de cuivre et de magnésium. Aluminium : améliore la coulabilité et les propriétés mécaniques mais avec une limite à 4,3 % pour avoir une bonne tenue à la résilience. Cuivre : améliore la dureté et la limite à la rupture avec une limite à 1 % à cause du durcissement structural. Magnésium : améliore la dureté mais diminue la coulabilité. Il est limité à 0,06 %.

22 Zinc (4) Alliages de zinc
2 familles principales : le zamak et le kayem Zamak : bonne fluidité, permet l’obtention de petites pièces complexes. Il existe le zamak 3 et le 5. Nuance Al (%) Cu (%) Mg (%) Autres (%) Rm (MPa) A (%) Z-A4G 3,9 – 4,3 0 – 0,10 0,03 – 0,6 Fe < 0,100 Pb < 0,005 280 5 Z-A4U1G 0,75 – 1,25 0,03 – 0,06 Cd < 0,005 Sn < 0,002 340 4

23 Zinc (5) Alliages de zinc
Kayem : dureté et résistance à l’usure plus grandes. Utilisé pour l’outillage de presses, matrices, poinçons ou moules. Il existe le kayem 1 et le 2. Nuance Al (%) Cu (%) Mg (%) Rm (MPa) HB A (%) Z-A4U3G 3,9 – 4,3 2,75 – 3,25 0,03 – 0,06 280 100 – 110 1 – 2 Z-A4U3G2 1,5 – 2 340 140 – 150 0,5

24 Plan du chapitre : Aluminium Cuivre Plomb Zinc Titane

25 Titane (1) Propriétés du titane pur
Tf = 1670 °C HC d = 4,51 Résistance à la corrosion élevée Biocompatibilité Bonne résistance à la fatigue Résilience élevée

26 Titane (2) Usages Turboréacteurs, turbines à gaz Pompes, tuyauteries
Bielles Blindage Prothèses – dentisterie Cannes de golf – articles de sport Horlogerie, lunetterie Bâtiment

27 Prix des alliages Alliages de Titane Alliages de Cuivre
50 30 Alliages de Titane 28 Alliages de Cuivre Infos: densités des métaux Magnésium, 1,7 g/cm³ Aluminium, 2,7 g/cm³ Zinc, ,1 g/cm³ Fer, ,9 g/cm³ Cuivre, ,9 g/cm³ Titane ,5 g/cm³ Téflon [ PTFE ] 20 Aciers inoxydables, hautes sollicitations 18 Araldite [ EP ] Alliages d ’Aluminium (légers) 10 Aciers fortement alliés X fois l ’indice de prix référent 7 Aciers faiblement alliés 6 Plexiglas [ PMMA ] 5 Alliages de Zinc 4 Aciers type C Les PVC [ U ou P ] Acier S235 2 Fontes GJL 1,7 Polystyrène [ PS ] 1 0,8 0,6 Indice de prix référent