Brevet FR2473066A1 — publié le 19810710

L'invention concerne un alliage mère d'aluminium, de titane et de bore destiné à favoriser la formation de petits grains uniformes dans des pièces moulées en aluminium, et destiné à être utilisé dans un procédé de production de ce type d'alliages mères. Dans l'élaboration de l'aluminium et d'alliages d'aluminium, il est courant d'ajouter un alliage mère à l'aluminium en fusion ou à l'alliage d'aluminium en fusion, avant la coulée, pour produire une structure à grains fins dans l'aluminium moulé résultant. De nombreuses compositions ont été essayées et utilisées à cet effet. Des alliages mères d'aluminium bien connus dans l'art antérieur contiennent du titane et du bore. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique NI 3 857 705 et NI 3 785 807 décrivent des alliages mères typiques de ce type. Les alliages mères produits selon ces brevets permettent la production efficace de pièces moulées en aluminium à grain fin. Les alliages mères décrits selon l'art antérieur sont commercialisés généralement sous la forme de produits bruts de coulée ou, facultativement, sous la forme de poudres métalliques. Le tableau I cidessous indique les compositions de ces alliages mères antérieurs. TABLEAU I Compositions de l'art antérieur, % en poids Brevet NO 3 785 807 Brevet NO 3 857 705 Large Préféré Titane 2-10 0,02 à 6 3,5 à 7,5 Bore 0,3-5 0,01 à 2 0,1 à 0,3 Aluminium le reste le reste le reste Forme coulé TiB2 dans Al(coulé) coulé Proportion Ti:B 5:1 5:1 30:1 La production de pièces d'aluminium à grain fin par la mise en oeuvre d'un procédé continu est relativement limitée, car les alliages mères de l'art antérieur, se présentant sous la forme de pièces moulées ou d'additions de poudres, ne peuvent pas être aisément adaptés pour faciliter un traitement continu. Des tentatives de résolution de ce problème par la mise en oeuvre de divers dispositifs d'ali- mentation en alliages mères et autres n'ont pas donné satisfaction. Par conséquent, la production de pièces d'aluminium à grain fin reste essentiellement du domaine des procédés par lots ou semi-continus. L'invention a pour objet un alliage mère d'aluminium qui favorise un affinage optimal du grain de pièces moulées en aluminiumr. L'invention a également pour objet un alliage mère d'aluminium pouvant être produit par la mise en oeuvre de divers procédés, par -exemple sous la forme de pièces moulées, de poudre métallique et de produits forgés. Ces objets et avantages, évidents à l'homme de l'art, peuvent être atteints au moyen des compositions d'alliages mères indiquées dans le tableau II et disponibles sous diverses formes. TABLEAU II ALLIAGE MERE SELON L'INVENTION en pourcentage en poids Large Préféré Optimum Titane 7,5 à 10 7,5 à 8,5 environ 8 Bore 0,3 à 0,6 0,35 à 0,5 environ 0,4 Aluminium Le reste Le reste Le reste Forme Coulé ou forgé Coulé ou forgé Coulé ou forgé Proportion Ti:B 13 à 30:1 15 à 25:1 20:1 Le titane doit être présent dans les plages indiquées dans le tableau II. Les teneurs en titane plus élevées tendent à donner des alliages mères plus cassants et donc plus difficiles à produire sous la forme forgée. Des teneurs de titane inférieures tendent à produire des alliages mères favorisant moins efficacement l'affinement du grain dans le produit final à base d'aluminium. Le bore doit être présent dans les plages indiquées dans le tableau II. Des teneurs de bore plus élevées tendent à favoriser la formation d'une quantité excessive de borures dans l'alliage mère. Des teneurs de bore 247 3 66 inférieures tendent à produire des alliages mères qui favorisent moins efficacement l'affinement du grain du produit final à base d'aluminium. Il est bien connu, en métallurgie, que la production d'un produit forgé dépend de la ductilité de l'alliage. Cette ductilité doit être suffisante pour qu'il soit possible de travailler l'alliage afin de lui donner la configuration souhaitée. Les alliages de ce type ne nécessitent généralement pas un certain degré de ductilité, car ils sont produits à l'état "brut" de coulée, ou sous la forme de particules, par exemple d'une poudre. L'invention permet d'obtenir un alliage ayant une ductilité suffisante pour pouvoir être travaillé et mis sous la forme d'un barreau. L'alliage selon l'invention facilite ainsi la production d'alliages d'aluminium par la mise en oeuvre d'un procédé continu. Les proportions titane/bore suggérées dans le tableau II constituent des indications utiles pour empêcher le dépassement de la quantité restante préférée de ces éléments dans l'alliage mère. Les proportions suggérées constituent également une indication pour la production d'alliages mères de ductilité convenant à une production sous la forme forgée. Des résultats d'une série d'essais ont montré que des alliages réalisés' dans les plages de composition du tableau Il peuvent être produits sous la forme d'un barreau continu forgé. La réalisation d'un alliage mère optimal sous la forme d'un barreau constitue un progrès important dans l'industrie du moulage de l'aluminium. Les additions d'alliages mères produites par -un barreau favorisent une production continue de pièces moulées en aluminium et donnent également un produit plus uniforme. On parvient ainsi à traiter en continu l'aluminium comme indiqué précédemment. On a effectué une série d'essais pour établir (1) la composition optimale de l'alliage mère pour donner une structure à grain fin à des pièces moulées et (2) la composi- tion optimale d'un alliage mère ayant une ductilité suffisante pour pouvoir être travaillé afin de donner un barreau continu de 9,5 mm, enroulé en une bobine. Ces essais ont été exécutés sur un laminoir continu intégré, de conception spéciale, pour pièces coulées et barreaux. L'alliage de composition souhaitée a été fondu et coulé en continu pour former une barre de 38,1 mm de diamètre. Cette dernière a été ensuite réduite de manière continue jusqu'à former un barreau de 9,5 mm de diamètre, en dix passes de réduction. Les dimensions de la barre et du barreau ont été choisies comme unités convenables de travail. D'autres dimensions et formes peuvent être obtenues, par exemple un barreau de 3,2 mm, suivant la pièce moulée particulière en aluminium demandée. La barre et/ou le barreau peuvent avoir un profil en section droite rectangulaire, carrée ou autre. L'essai pour déterminer la composition optimale pour un réglage efficace de l'affinement du grain a donné les plages de compositions indiquées dans le tableau II. En pratique, le meilleur alliage semble comporter environ 7,5 % de titane, 0,3 % de bore et le reste d'aluminium. Cependant, des essais ultérieurs pour déterminer la composition optimale en ce qui concerne la ductilité ont montré qu'une teneur en titane d'environ 8 % et une teneur en bore d'environ 0,4 % constituent le compromis optimal pour l'obtention des meilleurs résultats. Ces compositions ont été déterminées. sous la forme de moyennes-de nombreuses valeurs d'essai. Les plages indiquées dans le tableau II sont données à titre d'indication efficace pour la production industrielle lorsque les exigences de ductilité ne sont pas critiques. La plage utile de travail pour la composition optimale de l'alliage selon l'invention semble en fait être comprise entre environ 7,5 et environ 8 % en ce qui concerne le titane, environ 0, 3 et 0,4 % en ce qui concerne le bore, le reste étant constitué essentiellement d'aluminium auquel s'ajoutent des impuretés que l'on trouve normalement dans un alliage de ce type. L'alliage mère selon l'invention peut être fondu et produit par la mise en oeuvre de procédés bien connus de l'homme de l'art. L'alliage mère selon l'invention n'est limité en aucune manière au procédé de fusion et de réglage des compositions. L'installation continue et intégrée de coulée et de laminage de barreaux a été spécialement conçue pour la production du barreau. Elle n'entre pas dans le cadre de l'invention. Pour la préparation des alliages forgés expérimentaux, aucun problème inhabituel n'a été noté. Les propriétés de ductilité de l'alliage mère selon l'invention ont été développées comme demandé pour la production sur l'installation conçue spécialement. Ces propriétés de ductilité sont également nécessaires pour l'utilisation de tout équipement classique bien connu, demandé pour la fabrication de pièces moulées ou forgées. L'homme de l'art est évidemment capable de traiter l'alliage mère selon l'invention par la mise en oeuvre de tout autre procédé bien connu de forgeage. Comme indiqué précédemment, aucun problème inhabituel n'est à craindre dans le traitement par forgeage. Il est évident que l'alliage mère selon l'invention peut également être produit sous la forme de pièces moulées, de poudre, de barreaux moulés et autres. Le traitement sous la forme d'une barre moulée et la mise en forme par forgeage sont préférés. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'alliage décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention et que certaines plages préférées de compositions et certaines formes de réalisation ont été décrites précédemment uniquement à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Alliage mère, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement,en poids, de 7,5 à 10 % de titane, de 0,3 à 0,6 % de bore, le reste étant constitué d'aluminium auquel s'ajoutent des impuretés éventuelles. 2. Alliage mère selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient de 7,5 à 8,5 % de titane et de 0,35 à 0,5 % de bore. 3. Alliage mère selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient de 7,5 % à 8 % de titane et de 0,3 à 0,4 % de bore. 4. Alliage mère selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient environ 8 % de titane et environ 0,4 % de bore. 5. Alliage mère selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une pièce moulée. 6. Alliage mère selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un produit forgé.