Brevet FR2210669A1 — publié le 19740712

La présente invention est relative à un alliage hypoeutectique à base d'AlSi, convenant particulièrement pour des pièces de moteurs à combustion interne, en particulier pour des pistons. L'aluminium pur ne convient pas comme matière pour pistons, les exigences imposées de a) résistance à la traction, allongement à. la rupture, limite d'allongement et dureté suffisantes même à température élevée b) coefficient de dilatation. thermique aussi faible que possible et de faibles variations et c) propriétés de glissement et de résistance élevées à l'usure ne pouvant être satisfaites que par des alliages convenablement choisis. Les alliages à l'aluminium au cuivre et au magnésium utilisés à l'origine à cet effet ont été supplantés au cours du temps par des matières à teneur élevée en silicium qui présente les avantages d'une dilatation thermique plus faible et d'une résistance à l'usure plus élevée. Un alliage hypoeutectique pour pistons mis au point à titre d'essai a la composition suivante de 9 à 10,5 % de silicium de 2,5 à 3,5% de cuivre moins de 0,5% de nickel de 0,7 à 1,2% de magnésium moins de 0,9% de fer moins de 0,2% de titane moins de 0,5% de manganèse moins de 0,8% de zinc le reste étant de l'aluminium. Cet alliage présente de bonnes proprités mécaniquesqui s'amoindrissent beaucoup cependant lorsqu'il est soumis à une contrainte de température,de sorte que par exemple le seuil de dilatation en fonction du temps ne présente qu'une valeur médiocre. C'est pourquoi on a développé récemment un alliage ayant la composition de 6,5 à 21 % de silicium jusqu'à 6 % de cuivre jusqu'à 8 % de magnésium jusqu'd 1 % de manganèse jusqu'à 2,5% de zinc le resteetant de l'aluminium qui possède des propriétés de coulée remarquables et de résistance élevées même sous contrainte thermique. La résistance à la traction s'élève à 310 N/mm2, l'-allongement à la. rupture à environ 1,1% et la dureté Brinell à 115, tandis que les seuils de dilatation en fonction du temps s 0,1-1000 et d 0,2-1000 s'élèvent seulement à 0,8 kp/mm2 et 0,9 kp/mm2 pour une température de 300"C. Ces valeurs relativement basses font que cet alliage pour pistons ne convient pas pour nombre d'usages particuliers. L'invention vise un alliage hypoeutectique à base d'AlSi qui présente de bonnes valeurs de résistance à la traction, d'allongement à la rupture et de dureté tout comme le dernier alliage cité à base d'AlSi et qui cependant a une résistance au fluage comparativement bien meilleure dans la plage de températures choisie pour l'utilisation. L'alliage hypoeutectique à base d'AlSi suivant l'invention a la composition de 8 à 10 % de silicium de 2 à 5 % de cuivre de 0,05 à 2 % de nickel de 0,1 à 0,6% de manganèse de 0,3 à 0,7% de magnésium de 0,1 à 0,25% de zirconium le reste étant de l'aluminium. Le cas échéant, cet alliage peut renfermer encore jusqu'à 0,7 % de fer et/ou jusqu'à 0,1 % de titane. Les exemples suivants rapportent les pro priétés mécaniques de l'alliage suivant l'invention comparées à celles de deux alliages hypoeutectique à base d'AlSi appartenant à l'état de la technique. Exemple 1 L'alliage suivant l'invention a la composition 10,2 % de silicium 4,5 % de cuivre 0,8 % de nickel 0,1 % de manganèse 0,6 % de magnésium 0,16 % de zirconium le reste étant de 1'aluminium Les propriétés moyennes sont :: Seuil de dilatation en fonction du temps à 3000C d 0,1-1000 1,1 kp/mm2 Seuil de dilatation en fonction du temps à 3000C # 0,2-1000 1,5 kp/mm2 Résistance à la traction 312 N/mm2 Allongement à la rupture 1,1 % Dureté Brinell 112 Exemple 2 L'alliage suivant l'invention a la composition 10-,2 % de silicium 4,5 % de cuivre 0,8 % de nickel 0,1 % de manganèse 0,6 % de magnésium 0,16% de zirconium 0,16% de fer 0,04% de titane le reste étant de l'aluminium. Cet alliage pour pistons a les propriétés suivantes Seuil de dilattion en fonction du temps à 300"C 6 O,l-looo 1,2 kp/mm2 Seuil de dilatation en fonction du temps à 300 C. 6 0,2-1000 1,4 kp/mm2 Résistance à-la traction 313 N/mm2 Allongement à la rupture 1,1 % Dureté Brinell 113 Exemple 3 L'alliage pour pistons de la technique antérieure a la composition 12 % de silicium 1 X de cuivre 1 % de nickel 1 % de magnésium 0,2 % de manganèse 0,5 % de fer 0,15 % de titane le reste étant de l'aluminium I1 a les propriétés mécaniques suivantes Seuil de dilatation en fonction du temps à 3000C (r 0,1-1600 0,8 kp/mm2 Seuil de dilatation en fonction du temps a 3000C Gr0,2-1000 0,9 kp/mm2 Résistance à la traction 305 N/mm2 Allongement à la rupture 1 % Dureté Brinell 115 Exemple 4 L'alliage suivant l'état de la technique a la composition 10,2 % de silicium 4,5 % de cuivre 0,8 % de nickel 0,1 % de manganèse 0,6 % de magnésium 0,16 % de fer 0,04 % de titane le reste étant de l'aluminium. I1 présente les propriétés suivantes Seuil de dilatation en fonction du temps à 3000C (7 0,1-1000 0,7 kp/mm2 Seuil de dilatation en fonction du temps à 3000C #0,2-1000 -0,9 kp/mm2 Résistance à la traction 318 N/mm2 Allongement à la rupture 1,1 % Dureté Brinell 113 Les alliages pour pistons suivant les exemples 1 à 4 sont stabilisés après homogénéisation et trempe dans de l'eau pendant 5 heures à 230 C. Une comparaison des valeurs moyennes des propriétés des alliages montre que celui suivant l'invention l'emporte d'environ 58 à 68 %,en particulier pour les valeurs de seuil de dilatation en fonction du temps, sur les alliages pour pistons connues. REVENDICATIONS 1. Alliage hypoeutectique à base d'AlSi, en particulier pour pièces de moteur à combustion interne, de préférence pour des pistons, caractérisé par la composition de 8 à 10 % de silicium, de 2 à 5 % de cuivre, de 0,05 à 2 % de nickel, de 0,1 à 0,6 % de manganèse, de 0,3 à 0,7 % de magnésium, de 0,1 à 0,25 % de zirconium, le reste étant de l'aluminium. 2. Alliage hypoeutectique à base d'AlSi caractérisé par l'addition de jusqu'à 0,7 % de fer et/ou jusqu'à 0,1 % de titane.