(1) Caractéristiques des alliages d'aluminium de la série 6xxx
Les alliages d'aluminium de la série 6xxx sont des alliages d'aluminium dont les principaux éléments d'alliage sont le magnésium et le silicium et la phase Mg2Si la phase de renforcement. Ce sont des alliages d'aluminium pouvant être traités thermiquement. Les alliages présentent les avantages d'une résistance moyenne, d'une résistance élevée à la corrosion, d'une absence de tendance à la fissuration par corrosion sous contrainte, de bonnes performances de soudage, de performances de corrosion inchangées dans la zone de soudure, d'une bonne formabilité et d'une bonne aptitude au traitement. Lorsque du cuivre est contenu dans l'alliage, la résistance de l'alliage peut être proche de celle des alliages d'aluminium de la série 2xxx et l'aptitude au traitement est meilleure que celle des alliages d'aluminium de la série 2XXx, mais la résistance à la corrosion se détériore. L'alliage a de bonnes performances de forgeage. Les alliages les plus utilisés dans cette série sont les alliages 6061 et 6063, qui présentent les meilleures performances globales et la meilleure économie. Les principaux produits sont les profilés extrudés, et la plus grande application de cet alliage est les profilés architecturaux.
(2) Le rôle des principaux éléments d’alliage et d’impureté
Les principaux éléments d’alliage des alliages d’aluminium de la série 6XXX sont Mg, Si et Cu, et leurs rôles sont les suivants.
1) Le rôle de g et Si
Le changement de la teneur en Mg et en Si a peu d’effet sur la résistance à la traction et l’allongement de l’alliage Al-Mg-Si à l’état recuit.
Français Avec l'augmentation de la teneur en Mg et Si, la résistance à la traction de l'alliage Al-Mg-Si dans l'état de vieillissement naturel trempé augmente et l'allongement diminue. Lorsque la teneur totale en Mg et Si est constante, le changement du rapport de teneur en Mg et Si a également un effet important sur les performances. Avec une teneur en Mg fixe, la résistance à la traction de l'alliage augmente avec l'augmentation de la teneur en Si. Avec une teneur en phase Mg2Si fixe et une augmentation de la teneur en Si, l'effet de renforcement de l'alliage est amélioré, tandis que l'allongement est légèrement amélioré. Avec une teneur en Si fixe, la résistance à la traction de l'alliage augmente avec l'augmentation de la teneur en Mg. Pour les alliages avec une faible teneur en Si, la résistance à la traction maximale est située dans la région triphasée (Al)-Mg2Si-Mg2Al. La résistance à la traction maximale de l'alliage ternaire A1-Mg-Si est située dans la région triphasée a(Al)-Mg2Si-Si.
L'influence du Mg et du Si sur les propriétés mécaniques de l'alliage à l'état de vieillissement artificiel trempé est fondamentalement la même que celle de l'alliage à l'état de vieillissement naturel trempé, mais la résistance à la traction est grandement améliorée et la valeur maximale est toujours située dans la région triphasée a(Al)-MgzSi-Si, tandis que l'allongement diminue en conséquence.
Lorsque l'alliage contient des résidus de Si et de MgSi, la résistance à la corrosion diminue à mesure que leur quantité augmente. Cependant, lorsque l'alliage se situe dans la région biphasée a(Al-MgzSi et l'alliage dans la région monophasée où la phase MgSi est complètement dissoute dans la matrice, la résistance à la corrosion est la meilleure. Tous les alliages n'ont pas tendance à la fissuration par corrosion sous contrainte.
Lorsque l'alliage est soudé, la tendance à souder des fissures est relativement grande, mais dans la région biphasée a(Al-Mg2Si, l'alliage avec une composition de 0,2%~0,4%Si et 1,2%~1,4%Mg et dans la région triphasée a(Al)-Mg2Si-Si, l'alliage avec une composition de 1,2%~2.0%Si et 0,8%~2.0%Mg a une tendance relativement faible à souder des fissures.
2) Effet du Cu
Français Après l'ajout de Cu à l'alliage AI-Mg-Si, la forme d'existence du Cu dans la structure dépend non seulement de la teneur en Cu, mais aussi des teneurs en Mg et en Si. Lorsque la teneur en Cu est très faible et que le rapport Mg:Si est de 1,73:1, la phase MgSi se forme et tout le Cu est dissous dans la matrice ; lorsque la teneur en Cu est élevée et que le rapport Mg:Si est inférieur à 1,08, la phase W (AlCuMgsSi) peut se former et le Cu restant forme CuAl ; lorsque la teneur en Cu est élevée et que le rapport Mg:Si est supérieur à 1,73, les phases S (AlCuMg) et CuAl peuvent se former. La phase W est différente de la phase S, de la phase CuAl et de la phase MgSi. Elle n'est que partiellement dissoute à l'état solide et son effet de renforcement n'est pas aussi important que celui de la phase MgSi.
L'ajout de Cu à l'alliage améliore non seulement considérablement la plasticité de l'alliage lors du traitement à chaud, mais augmente également l'effet de renforcement du traitement thermique. Il peut également supprimer l'effet d'extrusion et réduire l'anisotropie qui se produit après l'ajout de Mn.
3) Le rôle du Mn, du Cr, du Ti, du Fe et du Zn
Les éléments traces ajoutés dans l'alliage A1 de la série 6XXX comprennent Mn, Cr et Ti, tandis que les éléments impures comprennent principalement Fe, Zn, etc., et leurs fonctions sont les suivantes.
Mn : L'ajout de Mn à l'alliage peut améliorer la résistance, la résistance à la corrosion, la ténacité aux chocs et les propriétés de flexion. Lorsque du Cu et du Mn sont ajoutés à l'alliage AlMg{{0}}.7Si1.0, lorsque la teneur en Mn est inférieure à 0,2 %, la résistance de l'alliage augmente avec l'augmentation de la teneur en Mn. Cependant, à mesure que la teneur en Mn continue d'augmenter, Mn et Si forment une phase AlMnSi, qui perd une partie du Si nécessaire pour former la phase Mg2Si, et l'effet de renforcement de la phase AlMnSi est inférieur à celui de la phase Mg2Si. Par conséquent, l'effet de renforcement de l'alliage diminue.
Lorsque du Mn et du Cu sont ajoutés en même temps, l'effet de renforcement n'est pas aussi bon que l'ajout de Mn seul, mais il peut augmenter l'allongement et améliorer la granulométrie du produit recuit.
Lorsque du manganèse est ajouté à l'alliage, en raison de la ségrégation intracristalline importante du manganèse dans la phase a, le processus de recristallisation de l'alliage est affecté, ce qui entraîne un grossissement des grains du produit recuit. Afin d'obtenir des matériaux à grains fins, le lingot doit être homogénéisé à haute température (550 degrés) pour éliminer la ségrégation du manganèse. Il est préférable de chauffer rapidement pendant le recuit.
Cr : Cr et Mn ont des effets similaires. Le Cr inhibe la précipitation de la phase Mg2Si à la limite des grains, retarde le processus de vieillissement naturel et améliore la résistance après vieillissement artificiel. Le Cr peut affiner les grains et les rendre plus fins après recristallisation, améliorant ainsi la résistance à la corrosion de l'alliage. La teneur en Cr est généralement de 0,15%~0,3%.
Ti : L'ajout de {{0}}.02%~0.1% Ti et de 0,01%~0,2% Cr aux alliages d'aluminium de la série 6XXX peut réduire la structure cristalline colonnaire du lingot, améliorer les performances de forgeage de l'alliage et affiner les grains du produit.
Fe : Une petite quantité de Fe (moins de {{0}},4 %) peut affiner les grains. Lorsque la teneur en Fe dépasse 0,7 %, une phase insoluble (AlMnFeSi) est générée, ce qui réduit la résistance, la plasticité et la résistance à la corrosion du produit. Lorsque du Fe est contenu dans l'alliage, la couleur du produit après le traitement d'anodisation peut se détériorer.
Zn : Une petite quantité d'impureté Le Zn a peu d'effet sur la résistance de l'alliage et sa teneur peut aller jusqu'à 0,3 %.