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ALLIAGES D’ALLUMINIUM Université Badji Mokhtar Annaba Faculté des sciences de l

ALLIAGES D’ALLUMINIUM Université Badji Mokhtar Annaba Faculté des sciences de la terre Département des mines Master 2: valorisation des ressources minérales République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Présenté par : FARTAS Rayane DERRARDJIA Nesrine Enseignante: Dr. BOUTEFNOUCHET H. 2020/2021 TABLE DE MATIÈRE 2021 2 I. Introduction II. Historique et généralités sur l’aluminium III. Propriétés d’aluminium IV. Gisement et production d’aluminium dans le monde V. Principaux alliages d’aluminium VI. Utilisations d’aluminium et ses alliages VII. Conclusion Introduction 2021 I 3 Introduction 2021 I 4 L'aluminium est incontestablement le plus important en tonnage des métaux non ferreux et cette importance industrielle est en progression. Par ailleurs il est très abondant mais l'aluminium seul n'est pas suffisant dans la production de certains matériaux. La demande pour des produits en aluminium ou intégrant de l’aluminium dans leur composition ne cesse de croître année après année. Au-delà de la croissance démographique mondiale et de l’augmentation du pouvoir d’achat dans les pays émergents, la consommation d’aluminium augmente ainsi de ses grâce à une combinaison unique de propriétés telles que légèreté, résistance mécanique et résistance à la corrosion, conductivité, ductilité, recyclabilité et de nombreuses autres propriétés. Historique et généralités sur l’aluminium 2021 II 5 Historique et généralités sur l’aluminium 2021 II 6 Si l’histoire du bronze, du fer ou du cuivre s’ancre dans des temps très lointains, celle de l’aluminium prend naissance au XIXe siècle, au croisement des deux révolutions industrielles. • découverte du minerai (France – Baux-de- Provence) 1821 • découverte du procédé chimique de fabrication de l’aluminium (France – Paris) 1854 • découverte du procédé de production industriel par les « jumeaux » de l’aluminium P. Héroult (France) et Ch. M. Hall (Etats- Unis) 1886 • création de la Société Electrométallurgiq ue Française qui ouvre à Froges (France – Isère) 1887 • mise au point du procédé Bayer du procédé d’alumine En Russie 1888 • démarrage de l’usine de Saint-Jean-de- Maurienne (France – Savoie) 1907 Historique et généralités sur l’aluminium 2021 II 7 Aujourd’hui, l’aluminium est produit en masse. C’est en effet le deuxième métal le plus utilisé dans l’industrie après l’acier. Mais, malgré cet usage courant, on peut encore le considérer comme un matériau noble. Propriétés d’aluminium 2021 III 8 Propriétés d’aluminium 2021 III 9 Propriétés mécaniques Autres propriétés physiques Propriétés chimiques et de surface PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES l’aluminium est un métal ductile et très malléable, il est malléable car ses liens métalliques sont non-directionnels, et ductile car les ions métalliques sont entourés par un nuage d'électrons ainsi une force d'attraction agit dans toutes les directions. Your Date Your Footer 10 Diversité des alliages • Les propriétés mécaniques de l’aluminium peuvent être modifiées avec l'addition d'autres métaux, notamment le cuivre, le magnésium, le manganèse, le silicium, le lithium et le zinc, formant ainsi des alliages. Usinage, Décolletage • L'aluminium et ses alliages s'usinent avec facilité à condition de prendre quelques précautions aux grandes vitesses de coupe et d'utiliser des outils adaptés. Contraintes mécaniques élevées • Lorsque les constructions sont soumises à des contraintes importantes, l'emploi des alliages communs conduirait à des épaisseurs ou à des sections incompatibles avec le but recherché. AUTRES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES Your Date Your Footer 11 Propriétés optiques Le pouvoir réflecteur de l'aluminium poli est excellent et varie avec la longueur d'onde. Propriétés thermiques Température de fusion: 657 à 660 °C : 657 °C pour un aluminium « commercial » ; 659 °C et 660 °C pour le métal dont le titre est de 99,99 %. Conduction thermique : environ 66 % de celle du cuivre Propriétés électriques L'aluminium conduit très bien l'électricité Propriétés magnétiques l’aluminium est paramagnétique Densité 2.7 PROPRIÉTÉS CHIMIQUES ET DE SURFACE Your Date Your Footer 12 Résistance à la corrosion • L’aluminium génère naturellement une couche d’oxyde qui le protège de la corrosion. Gisement et production d’aluminium dans le monde 2021 IV 13 Gisement et production d’aluminium dans le monde 2021 IV 14 IV.1. types de minerai d’aluminium la bauxite, (al2o3,3 h2o) ; composé d'oxyde d'aluminium hydraté (gibbsite : al(oh)3 ; diaspore : halo2 ou alo(oh)); cryolithe (na3alf6); kaolin, micas, feldspathes, zeolithe, grenat. IV.2. Réserves mondiales de bauxite 2021 15 Tableau 1 : Réserves de bauxite de chaque paye en millions de tonne. Guinée 7 400 Indonésie 1 200 Australie 6 000 Chine 1 000 Vietnam 3 700 Guyana 850 Brésil 2 600 Inde 660 Jamaïque 2 000 Russie 500 Réserves mondiale de bauxite IV.3. productions minières 2021 16 Tableau 02 : la production de bauxite en milliers de tonne. Australie 105 176 Indonésie 16 593 Guinée 70 173 Jamaïque 9 022 Chine 68 400 Russie 5 572 Brésil 31 938 Arabie Saoudite 4 781 Inde 22 307 Kazakhstan 3 812 principaux pays producteurs de bauxite Principaux alliages d’aluminium 2021 V 17 Principaux alliages d’aluminium 2021 V 18 V.1. Alliages aluminium-silicium D'une manière générale, les Al-Si sont les alliages d'aluminium qui présentent les meilleures propriétés de fonderie. Le silicium a des effets diverses sur l’alliage: • Il améliore la coulabilité; • Réduire la criquabilité et l'aptitude à la retassure; • Diminuer le coefficient de dilatation. Applications : Automobile, aviation, mécanique, appareillages électriques, chimie. 2021 19 V.2. Alliages aluminium-cuivre Les alliages aluminium-cuivre utilisés dans l'industrie ne dépassent pas une proportion de cuivre supérieure à 12 %; Le cuivre accroît les propriétés mécaniques et en particulier la dureté; La coulabilité est améliorée par rapport à l'aluminium pur pour des concentrations en cuivre comprises entre 7 et 8 %. V.3. Alliages aluminium-magnesium Les alliages contiennent jusqu'à 12 % de magnésium; La criquabilité est plus élevée que pour les Al-Si, équivalente à celle des Al-Cu; Les alliages de magnésium sont recherchés pour leur bonne usinabilité mais surtout pour leur très grande résistance à la corrosion. 2021 20 V.4. Alliages pour des applications spécifiques • fer + 25 à 70%m de Ti + 4 à 10%m d'aluminium; Ferrotitanes • titane + 6%m aluminium + 4%m vanadium; TA6V • métal + chrome + aluminium + parfois de l'yttrium (MCrAlY), alliages réputés pour leur bonne tenue mécanique et résistance à la corrosion à haute température); MCrAl • fer + chrome + aluminium; FeCrAl • 50% at fer + 50% at aluminium; FeAl • 50% at titane + 50% at aluminium. TiAl 2021 21 CuZnAl : 70% cuivre + 25% zinc + 5% aluminium CuAlNi : 82% cuivre + 12% aluminium + 4% nickel CuALBe : cuivre + aluminium + béryllium V.5. Inconels, avec du nickel V.6. Les alliages à mémoire de forme Ces alliages sont recherchés pour leur tenue mécanique et résistance à la corrosion à haute température. • nickel + chrome + aluminium; NiCrAl • 50% at nickel + 50% at aluminium. NiAl Utilisations d’aluminium et ses alliages 2021 VI 22 Utilisations d’aluminium et ses alliages 2021 VI 23 Grâce à ses propriétés incomparables, l’aluminium se retrouve aujourd’hui, sous forme d’alliages, dans de très nombreuses applications industrielles. Le bâtiment : Il est très apprécié en architecture moderne. Il entre par exemple dans la composition des structures vitrées, des cloisons, des portes, des gouttières… L’électricité : L'aluminium a remplacé le cuivre dans les lignes à haute tension et est aujourd'hui la manière la plus économique de transmettre l'énergie électrique. L’alimentation : L’emballage en aluminium est largement répandu du fait de son faible coût de production, sa légèreté et son caractère isolant. Autres utilisations : Filtrant dans les crèmes solaires, texturant et colorants alimentaires dans les laitages..etc Les transports : Aéronautique, automobile, train, bateau…, Conclusion 2021 VII 24 Conclusion 2021 VII 25 L’aluminium est le deuxième métal le plus utilisé dans l’industrie après l’acier, D’après les caractéristiques de ce métal est de se met en alliage avec une large gamme de métaux en alliages double et triple…etc. L’aluminium et ses alliages sont utilisés dans des plusieurs domaine comme: bâtiments, électricités, alimentation et transports..etc. 2021 26 Merci pour votre attention uploads/Industriel/ alliages-daluminium 1 .pdf