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Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE En vue de l’obtention du

Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE En vue de l’obtention du diplôme de : MASTER En Génie Mécanique Option : Modélisation numérique Thème : Effet du double traitement sur le comportement à la corrosion de l’alliage 6060 Proposé et dirigé par : Présenté : Mer : DEBIH Ali NAOUI Hadjer Année Universitaire : 2015 / 2016 N° d’ordre : GM/……………../2016 République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université de M’sila Faculté de Technologie الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية وزارة التعليم العالي والبحث العلمي جامعة المسيلة كلية التكنولوجيا Remerciement Avec une profonde gratitude, Je remercie le professeur encadré mon mémoire qui était le lien et le fondement de la réussite de ce travail Monsieur DEBIH Ali, Maître de Conférences à l’Université Med Boudiaf de M’ Sila Département de Génie Mécanique. Il est avec plaisir que je remercie responsable de laboratoire universitaire à faculté de technologie M’sila Monsieur BOUCHAREB Khaled, Qui m'a aidé dans toute la partie pratique et m'a conseillé en vertu de son expérience. Je tiens à exprimer mes remerciements à mes parents et mes frères ceux qui m’ont apporté leurs soutiens et leurs aides précieuses tout au long de mes recherches. J'exprime ma profonde reconnaissance à l’université Med Boudiaf de M’ Sila En particulier, le Département de génie mécanique Récepteurs afin de compléter mes études. Je souhaite exprimer ma reconnaissance et mes remerciements aux personnes qui m’ont soutenu à la réalisation de ce travail, les membres de jury qui m’ont fait l’honneur d’accepter ce travail. Enfin merci, à tous mes camarades de promotion et amis. Sommaire Introduction générale……………….……………………………………………1 Chapitre I : Etudes bibliographique I.1.Introdution………………………………………………………………………….........3 I.2.Historique………………………………………………………………………………..4 I. 2. 1. Les découvertes du XIXe siècle……………………………………………..4 I. 2. 2. Fabrication de l’aluminium……………………………………………….....8 I.3.Alliage d’aluminium…………………………………………………………...11 I. 4. Elaboration des alliages d'aluminium………………………………………………...11 I. 4. 1. Bauxite……………………………………………………………………..11 I. 4. 2. L'alumine…………………………………………………………………...12 I. 4. 3. L'aluminium………………………………………………………………..13 I. 4. 4. Le procédé Bayer…………………………………………………………..13 I. 5. Désignation des alliages d’aluminium…………………………………………………16 I. 5. 1. Les alliages de corroyage…………………………………………………..16 I. 5. 2. Les alliages de moulage……………………………………………………16 I.5. 3. Désignation des alliages corroyés…………………………………………..17 I. 5. 4. Désignation des alliages de moulage………………………………………19 I.7.Les alliages d’Aluminium de la série 6000 (Al-Mg-Si)……………………………….23 I.8.Caractéristiques des alliages d’aluminium série 6XXX.......................................….23 I. 9. Spécificité de l'alliage 6061…………………………………………………………..36 I. 9. 1. Principales caractéristiques de l'aluminium………………………………..25 I. 9. 2. Caractéristiques de l’alliage d’aluminium 6061…………………………...28 I. 10. Conclusion…………………………………………………………………………..29 Chapitre II : corrosion d’alliage d’aluminium II.1.Introduction..…………………………………………………………………………..30 II.2.les formes de corrosion des alliages d’aluminium…………………………………….32 II.2.1.Corrosion uniforme………………………………………………………….32 II.2.2.La corrosion par piqûres…………………………………………………….33 II.2.3.La corrosion galvanique……………………………………………………..35 II.2.4.La corrosion caverneuse…………………………………………………….37 II.2.5.Corrosion érosion……………………………………………………………38 II.2.6.La corrosion filiforme……………………………………………………….38 II.2.7.La corrosion intergranulaire…………………………………………………39 II.2.8.Corrosion feuilletante (exfoliante)…………………………………………..40 II.2.9.La corrosion sous contrainte………………………………………………...41 II.3.Les facteurs influant sur la corrosion des alliages d’aluminium……………………...42 II.3.1. Les ions chlorures…………………………………………………………..42 II.3.2. Le PH ………………………………………………………………………43 II.3.3. Les éléments d’alliage………………………………………………………44 II.3.4. Traitements thermiques des alliages d'aluminium……………………….....44 II.3.5. Température………………………………………………………………...46 II.4.Prevention de la corrosion des alliages à base d’aluminium………………………….47 II.5.Les inhibiteurs de corrosion des alliages d’aluminium……………………………….47 II.6.Protection des alliages d’aluminium…………………………………………………..49 II.6.1.L’anodisation………………………………………………………………..49 II.6.2.Conversion chimique………………………………………………………..51 II.6.3.Les revêtements organiques…………………………………………………51 II.6.4.Les revêtements inorganiques……………………………………………….51 II.7. conclusion…………………………………………………………………………….52 Chapitre III : Partie expérimentale III.1.Introduction……..……………………………………………………………53 III.2.Alliages étudies………………………………………………………………53 III.3. Techniques Expérimentales…………………………………………………………53 III.3.1.Préparation des échantillons………..…………………….…………………54 III.3.2. mesure du PH……………….……………………..………...……………..55 III.4. Démarche Expérimentale……………….…………………………………………...56 III.5.Résultats………………………..…………………………………………………….57 III.5.1.Résultats du PH………………………………………………………………...57 III.5.2. perte en poids et dureté……………………………………………………….58 III.5.3. analyse métallographique…………………...………………………………….62 III.4.Interprétation…………………………………………………………………………64 III.5.Conclusion……………………………………………………………………………66 Conclusion générale…………...……………….………………………………………….67 Référence bibliographique…………………………………………...…………………....68 Liste de tableau Tableau I.1.Production mondiale d’aluminium. (Source : Larousse de l’industrie)……...……6 Tableau .I.2.Familles d’alliages d’aluminium ……………………………………………….16 Tableau I.3. famille d’alliages d’aluminium corroyés …..……………………………….......17 Tableau .I.4. Indique les groupes de l’alliage d’aluminium…………………………………..18 Tableau .I.5.indique Désignation des états métallurgiques des produits corroyés …………..19 Tableau .I.6.famille d’alliages d’aluminium moulé…………………………………………..20 Tableau .I.7. Indique les renseignements complémentaires ….………………………………21 Tbleau.I.8.composition des alliages 6060-6082-6101………………………………………..24 Tableau.I.9.caracristiques physique des alliages 6060-6082…………………………………25 Tableau II.10. Série galvanique des métaux exposés à l’eau [16]……………………………37 Tableau. III.11.Composition chimique de l’alliage étudié……………………………………52 Tableau. III.12. Mesure du PH………………………………………………………………..56 Liste de figure Figure.I.1. Friedrich Wöhler (1800-1882)……………………………………………...…..4 Figure.I.2. Henri Sainte-Claire Deville (1818-1881)……………………………………...5 Figure.I.3. Mines de bauxite de Bédarieux dans l’Hérault, 1926.(Source : Larousse de l’industrie)…………………………………………………………………………………..7 Figure .I.4. Coulée de l’aluminium fondu, 1924.(Source : Larousse de l’industrie)……….8 Figure .I.5. Machine à mouler l’aluminium, vers 1925.(Source : Larousse de l’industrie)..............................................................................................................................9 Figure .I.6 .Usine de fonte de l’aluminium, 1913.(Source : Larousse de l’industrie)……..10 Figure .I.7 .les roche alumineuses ….…………………………………………………......12 Figure .I.8.Les étapes de l’élaboration de l’aluminium extraction de l’alumine ….………13 Figure.I.9. Karl Joseph Bayer en 1888…………………………………………………….14 Figure .I.10. Principaux stades et flux dans la fabrication de produits en aluminium ……15 Figure.II.11.Couches du film d’oxyde …..………………………………………………..31 Figure.II.12. Corrosion uniforme………………………………………………………….33 Figure II.13.Corrosion localisée dans un alliage d’Al–Mg …...…………………………..34 Figure II.14.Propagation autocatalytique d’une piqûre …...………………………………35 Figure II.15.Micrographie optique de l’interface d’un couple galvanique …..…………...36 Figure II.16.Zone d’amorçage de la corrosion caverneuse …..…………………………...38 Figure II.17.corrosion érosion …...………………………………………………………..38 Figure II.18.corrosion filiforme …...………………………………………………………39 Figure II.19.Corrosion intergranulaire de l’alliage 5083…..……………………………...39 Figure .II.20.Corrosion intergranulaire des alliages aluminium-Magnésium sensibles …...………………………………………………………………………………………...40 Figure II.21.Corrosion intergranulaire des alliages aluminium-Magnésium non sensibles …...………………………………………………………………………………………...40 Figure. II.22.Photomicrographie MEB d’un alliage 2024 T351 développant de la corrosion feuilletante …...……………………………………………………………………41 Figure .II.23.Représentation de la corrosion sous contrainte d’un alliage Al-Mg…..………………………………………………………………………………....42 Figure .II.24.Diagramme E/pH de l’aluminium pur dans l’eau à T=25°C …...…………...43 Figure II.25. Influence des éléments d’addition sur la dissolution des alliages d’aluminium ….………………………………………………………………………………………….44 Figure.II.26. Moyens de prévention de la corrosion …..………………………………….47 Figure .II.27. Organigramme de classification des inhibiteurs de corrosion …..…………48 Figure .II.28.Anodisation de l’aluminium …..……………………………………………49 Figure.III.29. Machine polisseuse…………………………………………………………53 Figure .III.30. Cycle de traitement de durcissement applique…………………………….54 Figure .III.31. PH-mètre : mesure de l’acidité…………………………………………….55 Figure .III.32. Pénétrateur et l’empreinte d’indentation………………………………….55 Figure .III.33. Balance de mesure de perte en poids………………………………………56 Figure .III.34. Valeur du PH Mesure pratiquement……………………………………….56 Figure .III.35. Effet de l’acidité sur l’aspect de l’échantillon…….……………………….57 Figure. III.36. Variation perte en poids en fonction du PH………………………………..58 Figure. III.37. Variation de la dureté en fonction du PH…………………………………59 Figure .III.37. Variation de la perte en poids en fonction du PH sous l’action du temps. ……………………………………………………………………………………………..60 Figure. III.38. Variation de la dureté en fonction du PH sous l’action du temps…………61 Figure.III.39. Microscope optique…………………………………………………………61 Figure. III.40. structure alliage 6060 (a) état recuit, (b) état traitent……………………...62 Figure. III.41. (a, b,c,d,e) changement d’aspect en fonction du PH (a référence traite)………………………………………………………………………………………63 Figure. III.42. (A,B,C,D,E) changement d’aspect en fonction du PH (A référence non traite)………………………………………………………………………………………63 Figure .III.43. Changement structural de l’aluminium en deux états traite et non traite en fonction du PH pour 15 jours d’immersion……………………………………………….63 Introduction générale Page 1 Introduction Générale Les matériaux en général et les métaux en particulier prennent une place importante dans tout développement industriel ou progrès technologique. Vu les exigences de l’industrie moderne, nombreux programmes de recherches sont en cours pour le développement d’autres matériaux plus performants et moins coûteux tels que les composites, les céramiques, les polymères…etc, mais les alliages métalliques occupent toujours une place importante, car les caractéristiques de ces derniers s’améliorent de jour en jour grâce aux recherches. L'aluminium à l'état pur présente de faibles caractéristiques mécaniques rendant impossibles son utilisation dans la construction de structures mécaniques. Cependant, l'ajout d'éléments d'addition et l'application de traitements thermiques provoquent la précipitation de certaines phases dans la matrice d'aluminium. L'alliage est alors généralement plus résistant mais aussi moins ductile que l'aluminium pur. Il existe plusieurs familles d'alliages d'aluminium corroyés qui différent par leurs éléments d'addition principaux; Al-Cu (série 2000), Al-Mn (série 3000), Al-Si (série 4000), Al-Mg (série 5000), Al-Mg-Si (série 6000) et les alliages Al-Mg- Zn (série 7000). La faible masse volumique des alliages d'aluminium associée à leurs bonnes caractéristiques mécaniques intéresse l'industrie du transport (ferroviaire, navale, routière, aéronautique). Ainsi actuellement, les alliages Al-Mg-Si filés (série 6000) sont fortement utilisés pour réduire le poids des véhicules et par conséquent faire des économies d'énergie. La corrosion est un phénomène de dégradation des matériaux (métalliques en général) par l’environnement. Il s’agit donc d’un phénomène qui concerne la plupart des secteurs industriels notamment l’industrie aéronautique, marine, le secteur nucléaire, l’automobile et les industries chimique et pétrochimique. Les enjeux économiques sont donc considérables. A cet effet, nous sommes allés à étudier et à parvenir à une corrosion problématique de solution a été mon travail repose sur trois chapitres, dont la répartition est la suivante : Chapitre I : ce chapitre aborde le coté matériau concernant l'évolution de l'aluminium et les zones d'utilisation et ainsi que les caractéristiques l’alliage d’aluminium série 6000 type 6060. Chapitre II : il se concentre sur la corrosion d’alliage d’aluminium et les forme de corrosion, Les facteurs influant sur la corrosion, Prévention, .Les inhibiteurs Protection des alliages d’aluminium, Comment protéger l'aluminium. Introduction générale Page 2 Chapitre III : cette partie expérimentale L'importance de leur rôle dans le traitement et d'aluminium pour réduire la corrosion et de voir la différence de poids et la dureté entre les échantillons traité et non traité. Introduction générale Page 3 Introduction générale Page 4 Chapitre I : étude bibliographique 3 I. 1. Introduction L’aluminium est l’élément métallique le plus abondant dans la nature, en quantité. La production annuelle mondiale de ce métal représente 25 millions de tonnes. Son abondance dans la croûte terrestre vient au troisième rang, derrière l’oxygène et le silicium (éléments non métalliques) et au premier rang des métaux. Le principal minerai d’où est extrait l’aluminium est la bauxite. L’aluminium élément chimique, appartient au groupe III A (colonne 13) du tableau périodique. Sa position de premier métal non ferreux repose bien évidemment sur ses propriétés uploads/Geographie/ memoire-de-fin-d-x27-etude-theme.pdf