Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

L'alliage 319 Al-Si-Cu-Mg est utilisé dans une grande variété d'applications, plus Particulièrement dans l'industrie de l'automobile et de l'aérospatiale à cause de sa facilité de mise en forme par moulage, sa bonne usinabilité, sa haute conductivité thermique ainsi qu'à son bas coefficient d'expansion thermique. De plus, cet alliage peut être traité (traitement thermique) pour obtenir une combinaison optimale de résistance et de ductilité. Les propriétés mécaniques de l'alliage 319 sont déterminées principalement par sa composition chimique, la procédure suivie lors de la fusion de l'alliage, la technique de mise en forme employée et par le type de traitement thermique qu'il subit.

Comme cet alliage est obtenu à partir de métal recyclé, il contient plusieurs éléments divers en quantité variable. La composition désirée de chaque élément est obtenue grâce à différents procédés de nettoyage qui sont coûteux et souvent très dommageables pour l'environnement. Le magnésium est l'un de ces éléments dont la proportion doit être inférieure à 0.10 % pour répondre aux normes de l'industrie nord-américaine. D'après des études récentes, cette limite de 0.10 % semble injustifiée. Ces dernières ont démontré qu'une quantité supérieure de magnésium influence peu les propriétés mécaniques de l'alliage sauf peut être la ductilité. D'autres études encore, ont démontré qu'avec l'addition de différents éléments tels le strontium (Sr) pour modifier la structure (modification de la phase de silicium eutectique) et le TiB2 pour affiner le grain des alliages d'aluminium, on pouvait améliorer les propriétés mécaniques de ces derniers.

L'objectif de ce travail est de déterminer s'il est possible pour l'alliage 319 ayant une proportion en magnésium supérieur à 0.10 % (i.e. « 0.45 %) de retrouver et même d'améliorer les propriétés de fonderie et les propriétés mécaniques de l'alliage de base en passant par la modification et raffinement de la taille du grain de celui-ci. La propriété de fonderie qui nous intéresse plus particulièrement dans cette étude est la fluidité. Les propriétés mécaniques qui ont été étudiées sont respectivement la limite élastique, la limite ultime et le pourcentage d'allongement à la rupture.

La propriété de fonderie, la fluidité, a été étudié à l'aide de la technique Ragone pour déterminer de façon quantitative l'influence du magnésium, de la modification par le strontium ainsi que l'affinage du grain par le TiB2 sur cette propriété très importante de l'alliage. Dans un même temps, toujours pour s'assurer de la qualité de l'alliage, des radiographies d'éprouvettes de traction ont été effectué afin de vérifier les défauts (vides, porosités) qui pouvaient survenir dans l'alliage après coulée.

Les propriétés mécaniques de traction ont été étudiées dans le but d'optimiser le traitement thermique T5 et le traitement de vieillissement T6 (la mise en solution et la trempe du traitement thermique T6 ayant déjà été optimisé pour cet alliage par notre groupe de recherche dans des études antérieures). Par la suite, l'influence de plusieurs paramètres a été étudiée par des essais de traction, par la métallographie optique et par la fractographie (étude du mode de rupture) à l'aide de différents appareils. Les paramètres qui nous intéressent plus spécialement dans cette partie du travail sont : l'addition de Mg, la modification de la phase de silicium eutectique par le Sr, raffinement de la taille du grain par le TiB2 ainsi que la température et le temps de vieillissement.