Brevet FR2321549A1 — publié le 19770318

La présente invention concerne le domaine de la métallurgie des métaux non-ferreux et a notamment pour - ob jet un alliage à base d'aluminium doué d'une résistance et d'une plasticité accrues et destiiié à la fabrication de pièces de construction massives faisant partie de sous-ensembles soumis à des charges. En métallurgie on connaSt un alliage contenant, en poids 5 à 7% de zinc, 1,8 à 3% de magnésium, 1,4 à 2% de cuivre, 0,2 à 0,6g de manganèse, O,1 à 0,25% de chrome, et dont les teneurs pondérales en impuretés sont limitées aux valeurs suivantes : silicium jusqu'à 0,5%, fer jusqu'à 0,5%, le reste. étant de l'aluminium. Cet alliage est doué d'un ensemble de hautes propriétés mécaniques et d'une grande endurance statique. Toutefois, sa trempabilité est basse, ce qui limite son emploi dans la fabrication de demi-produits d'épaisseur supérieure à 120 mm. En outre, pour élever les propriétés mécaniques des pièces réalisées à partir de cet alliage, il faut les soumettre à un refroidissement brusque en vue de leur trempe, mais un tel refroidissement provoque l'apparition de hautes contraintes de trempe qui provoquent le gondolage des pièces lors de leur usinage ultérieur. Le certificat d'auteur d'invention n 155 001 délivré en URSS couvre un alliage contenant, en poids 8,2 à 9,0% de zine, 2,4 à 3,Qs de magnésium, 2,0 à 2,6% de cuivre, 0,1 à 0,2% de zirconium, 0,2 à 0,8% de manganèse, dont les teneurs pondérales en impuretés sont limitées aux valeurs suivantes : chrome jusqu'à 0,1%, fer jusqu'à 0,4%, sillcium jusqu'à 0,3%, berrylium jusqu'à 0,002%, le reste étant de l'aluminium. Cet alliage a une résistance mécanique élevée, Toutefois, il est doué d'une trempabilité, d'une plasticité et d'une endurance statique faibles suivant l'épaisseur du demi-produit. C'est pourquoi il n'est employé que pour fabriquer des demiproduits à parois minces qui sont refroidis dans de l'eau froide lors de la trempe. L'alliage le plus employé à l'heure actuelle est celui décrit dans le certificat d'auteur d'invention URSS NO 128 614 et contenant en poids 5,0 à 7,0g de zinc, 1,7 à 3,6% de magnésium, 0,8à 2,0% de cuivre, 0,2 à 0,4 de fer, et dont les teneurs pondérales en impuretés sont limitées aux valeurs suivantes : silicium jusqu'à 0,2%, manganèse jusqu'à O,lk, titane jusqu'à 0,1s, le reste étant de l'aluminium. Cet alliage est doué d'une bonne trampabilité par refroidissement dans l'eau à une température de 75 à 85 OC. Toutefois, après trempe avec refroidissement dans de l'eau bouillante, la plasticité de l'alliage indiqué diminue. D'autre part, quand la trempe s'effectue avec refroidissement dans l'eau à une température de 75 à 85 OC, les contraintes de trempe qui apparaissent sont plus fortes qu'après la trempe dans l'eau bouillante. Le but de l'invention est de supprimer les complications indiquées. On s'est donc proposé de créer un alliage à base d'aluminium, dont la composition serait telle qu'elle assurerait l'augmentation de sa trempabilité, de sa résistance mécanique, de sa plasticité, de son endurance statique, et améliorerait ses propriétés anticorrosives, comparativement aux alliages connus de même type. La solution consiste à élaborer un alliage à base d'aluminium contenant du zinc, du magnésium, du cuivre et, en tant qu'impuretés, du fer, du silicium, du chrome et du manganèse, dans lequel, d'après l'invention, outre les éléments indiqués, introduits dans les proportions pondérales suivantes zinc 6,5 à 7,6* magnésium 1,6 à 2,2% cuivre o,8 à 1,2$, il y a du cobalt à raison de 0,05 à 0,2% en poids et du zirconium à raison de 0,05 à 0,300 en poids, les proportions pondérales des impureté s étant limitées aux valeurs suivantes fer jusqu'à 0,3%, silicium jusqu'à 0,3%, chrome jusqu'à 0,05% manganèse jusqu'à 0,05%, le reste étant de l'aluminium. La diminution, dans l'alliage à base d'aluminium, du taux de zinc et de magnésium au-dessous des limites inférieures indiquées abaisse la résistance mécanique de l'alliage, tandis que l1augmer.'tation du taux de zinc et de magnésium au-dessus des limites supérieures indiquées altère la trempabilité des demi-produits réalisés avec l'alliage considéré. La diminution au taux de cuivre au-dessous ae la iimite inférieure indiquée altère la résistance à la corrosion de l'alliage à base d'aluminium, tandis que son augmentation diminue l'endurance statique de l'alliage. Le zirconium introduit dans les proportions indiquées acerott la résistance mécanique de l'alliage. Le cobaltaccroît la plasticité et l'endurance statique de l'alliage, ainsi que sa trempabilité. la meilleure combinaison des propriétés mécaniques, de trempabilité, d'endurance statique et de résistance à la corrosion est obtenuelorsque le rapport zinc/magnésium dans l'alliage est sensiblement de 2,9/4,7. L'invention sera mieux comprise à la lectrure des exemples de réalisation conerets mais non limitatifs qui vont suivre. XEMPLE 1. On introduit dans un four une charge constituée d'aluminium, de pré-alliages aluminium-cobalt et aluminiumzirconium, ainsi que de déchets d'alliages d'aluminium. Après fusion de la charge, on introduit dans le bai du cuivre, du zinc et du magnésium jusqu'à ce que leurs taux atteignent les valeurs voulues. On raffine l'alliage et on le transfère dans un mélangeur où on le raffine de nouveau, puis on le coule en lingots. L'alliage à base d'aluminium obtenu contient, en poids : 6,5% de zinc, 1,6% de magnésium, 0,8% de cuivre, 0,05% de cobalt, 0,05 de zirconium, ainsi que des impuretés dont les taux sont limités aux valeurs suivantes : fer jusqu a 0,2%, silicium jusqu'à 0,09%, chrome jusqu'à 0,05, manganèse jusqu'à 0,01%, le reste étant de l'aluminium. L'alliage a une haut-e trampabilité et une bonne plasticité. Un tel alliage peut outre utilisé avec une efficacité maximale pour fabriquer des pièces forgées et matricées massives de forme complexe, danslesquelles les contraintes internes sont minimales, et qui sont douées de hautes propriétés mécaniques, d'une grande longévité et d'une fiabilité élevée en cours de fonctionnement. EXEMPLE 2. En appliquant une méthode d'élaboration de l'alliage analogue à celle décrite dans l'exemple 1, on peut obtenir un alliage contenant, en poids 7,18% de zinc, 1,87% de magnésium, 0,93% de cuivre, 0,110 de cobalt 0,15% de zirconium, et dont les teneurs pondérales en impuretés sont limitées aux valeurs suivantes : fer jusqu'à 0,22%, silicium jusqu'à 0,1%, chrome jusqu'à 0,05%, manganèse jusqu'à 0,02%, le reste étant de l'aluminium. Cet alliage aune grande résistance mécanique, une plasticité et une trempabilité élevées. I1 peut entre utilisé avec une efficacité maximale pour fabriquer-despièces et ensembles de précision soumises à de fortes charges, remplissant des fonctions vitales et travaillant sous des charges variables. A titre d'exemple de telles pièces on peut citer les roues à ailettes de divers rotors, ainsi que les rotors des ultra-centrifugeuses de préparation et d'analyse, qui sont fabriqués par matriçage à chaud d'ébauches en alliage de composition indiquée ci-dessus. les rotors des ultra-centrifugeuses de préparation fabriqués à partir de cet alliage travaillent en contact avec des solutions alcalines et acides, avec des vitesses de rotation proches de celles des rotors en alliages de titane. EXEMPLE 3. En appliquant une méthode d'élaboration de alliage analogue à celle décrite dans l'exemple 1, on peut obtenir un alliage contenant, en poids : 7,6% de zinc, 2,2% de magnésium, 1,2% de cuivre, 0,2% de cobalt, 0,3% de zirconium, et dont les teneurs pondérales en impuretés sont limitées aux valeurs suivantes : fer jusqu'à 0,3%, silicium jusqu'à 0,3fui chrome jusqu'à 0,05%, manganèse jusqu'à 0,05g maxim, le reste étant de l'aluminiu. Cet alliage est doué d'une grande résistance mécanique. Il peut être utilisé avec une efficacité maximale pour fabriquer des demi-produits par filage à chaud. Les demi-produis obtenus ont une résistance mécanique notablement accrue dans leur direction longitudinale. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutés suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de l evendication qui suit. REVENDICATION A@liage à base d'aluminium contenant du zinc, du magnésium, du cuivre et, en tant qu'impuretés, du fer, du silicium, du chrome et du manganèse, caractérisé en ce que, outre les éléments indiqués, introduits dans les proportions pondérales suivantes : zinc 6,5 à 7,6%. magnéslum 1,6 à 2,2%, cuivre 0,8 à 1,2% il contient du cobalt à raison de 0,05 à 0,2* en poids et du zirconium à raison de 0,05 à 0,3% en poids, et en ce que les proportions en poids des impuretés contenues dans ledit alliage sont limitées aux valeurs suivantes : fer jusqu'à 0,3%, silicium jusqu'à 0,3%, chrome jusqu'à 0,05%, manganèse jusqu'à 0,05%, le reste étant de l'aluminium.