BE420992A - - Google Patents

Description

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  " ALLIAGES D'ALUMINIUM ET LEUR PROCEDE DE FABRICATION " 
La présente invention est relative à des   perfec-   tionnements aux alliages à base d'aluminium et, en particu- lier, aux alliages d'aluminium de la classe contenant du cui- vre, ou du nickel, ou du cuivre et du nickel ensemble, ou du cuivre avec du nickel et du magnésium, ou du cuivre avec du nickel, du magnésium, du fer et du silicium, ou du nickel avec du magnésium, du fer et du silicium . 



   Lorsque l'on fait des pièces coulées, en alliage à base d'aluminium ( ce, par quoi on peut entendre des alliages contenant plus de   70%   d'aluminium), il est bon d'avoir la dimension de grain la plus fine possible. Le grain en question est la macrostructure que l'on reconnaît à l'oeil nu sur des surfaces lisses ou des coupes de pièces coulées, une fois qu'elles ont été attaquées par des réactifs appropriés, tel- les qu'une solution aqueuse de soude caustique ou de l'acide 

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 fluorhydrique . 



   Dans des pièces coulées, une réduction de la dimen- sion du grain améliore les propriétés mécaniques. Plus la dimension de grain caractéristique d'un alliage d'aluminium est fine, toutes choses égales par ailleurs, meilleures sont les propriétés de fonderie du fait que la tendance à la fissuration dans le moule est réduite et que l'obtention de pièces coulées saines est facilitée. Dans des pièces cou- lées destinées à être forgées, matricées, filées à la presse ou travaillées mécaniquement d'une autre façon, il est dési- rable d'avoir une dimension de grain fine car cela aide à obtenir de bonnes propriétés mécaniques dans le travail subséquent . 



   Le but de la présente invention est d'obtenir des alliages d'aluminium ayant un grain fin et possédant, du fait de ce grain fin, des propriétés mécaniques supérieures lorsqu'ils sont à l'état coulé et également lorsqu'ils sont forgés, ainsi qu'après traitement thermique des pièces cou- lées et forgées suivant les procédés connus . 



   Conformément à la présente invention, on ajoute une petite quantité de niobium, que l'on appelle aussi quel- quefois colombium, à un alliage d'aluminium, en particulier un alliage de l'une des classes mentionnées ci-dessus, ce qui donne à l'alliage un grain fin qu'il conserve dans toute une gamme étendue de conditions de fusion, de coulée et de traitements. On a trouvé qu'il était commode que la propor- tion de niobium soit de 0,1 à 0,2 % du poids total de l'al- liage. On a constaté que l'on obtenait une finesse de grain sensible avec une quantité descendant jusqu'à 0,05 % de nio- bium et, d'autre part, on n'a pas constaté qu'il était néces- 

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 saire ou désirable, de façon générale, de dépasser   0,5 %   de niobium. 



   On a constaté que ces effets intéressants se cons- tatent dans les types d'alliages mentionnés ci-dessus, con- tenant les éléments ci-dessous dans les proportions suivan- tes données à titre   d'exemple .   
 EMI3.1 
 
<tb> 



  Cuivre <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> pour <SEP> cent
<tb> 
<tb> 
<tb> Nickel <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> Magnésium <SEP> 0,1 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> Silicium <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 2,5 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> Fer <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> Niobium <SEP> 0,05 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
 
L'effet intéressant que donne le niobium ne dépend pas de la façon suivant laquelle il est incorporé dans l'al- liage, mais une façon commode de procéder consiste à l'ajou- ter sous forme d'un alliage " durcissant " ou alliage mère ou préalliage relativement riche en niobium.

   Conformément à un procédé pratique, le premier stade de l'incorporation du niobium dans 'l'alliage d'aluminium consiste à préparer un alliage d'aluminium relativement riche en niobium à par- tir de ferro-niobium et d'aluminium. Le ferro-niobium peut      être sous forme d'un alliage contenant des parties approxi- mativement égales de fer et de niobium avec des impuretés telles que du tantale, du silicium et du carbone en faibles proportions.

   Lorsque l'on prépare l'alliage "durcissant " au niobium, on fait fondre l'aluminium dans un creuset et on porte sa température à   1100-1200  .   On verse et agite dans de l'aluminium fondu un poids de ferro-niobium égal à environ 1/10 ème du poids de l'aluminium ou bien on met ce ferro-niobium dans un récipient perforé que l'on fait monter et descendre dans l'aluminium jusqu'à ce que l'addition soit entièrement dissoute. De cette façon, on obtient un alliage 

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 contenant environ 5 % de niobium, 5   %   de fer, le reste étant sensiblement de l'aluminium.

   Cet alliage est coulé dans des moules, refondu dans un creuset, on le laisse se solidifier et on le refond sans surchauffe inutile afin d'éliminer les gaz qui peuvent avoir été absorbés par le chauffage aux tem- pératures élevées, dans l'opération primitive. Après ce trai- tement de " présolidification " , on coule l'alliage dans des lingotières appropriées. 



   Un procédé pratique de fabrication d'un alliage en utilisant l'alliage d'aluminium " durcissant " relativement riche en niobium est le suivant. L'alliage final à faire con-   formément à   cet exemple a la composition nominale suivante : 
 EMI4.1 
 
<tb> Cuivre <SEP> 2,5 <SEP> pour <SEP> cent
<tb> 
<tb> 
<tb> Nickel <SEP> 1,5 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> Magnésium <SEP> 0,8 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Silicium <SEP> 1,2 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fer <SEP> 1,2 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Niobium <SEP> 0,1 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> 
<tb> Aluminium <SEP> le <SEP> restant <SEP> . <SEP> 
<tb> 
 



   Les alliages durcissants utilisés sont : aluminium- nickel avec 20 % de nickel , aluminium-fer-niobium avec 5 % de fer et 5 % de niobium, aluminium-fer avec 10 % de fer , aluminium-cuivre avec 50 % de cuivre, aluminium-silicium avec 20 % de silicium. On fond l'aluminium dans un creuset et l'on verse et agite les quantités calculées de durcissants successivement, dans l'ordre dans lequel ils sont mentionnés ci-dessus en ayant soin que chaque addition soit dissoute avant de mettre la suivante . L'addition finale est du ma- gnésium sous forme de métal pur. En procédant ainsi, il n'est pas nécessaire de porter la température du métal à plus de 750 , à aucun moment pendant la fabrication de l'alliage, ce qui est avantageux au point de vue que l'on évite   l'absorption   de gaz . 

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   L'alliage décrit convient pour la fabrication de pièces coulées et forgées et donne effectivement les résul- tats voulus avec les procédés connus de traitement thermique applicables aux alliages d'aluminium contenant du cuivre , du nickel, du magnésium, du silicium et du fer. Par exemple, on obtient une grande amélioration des propriétés mécaniques des pièces forgées faites avec cet alliage par un traitement thermique en deux stades dans lequel les pièces sont d'abord chauffées pendant 4 heures à 530 , puis trempées dans l'eau, réchauffées pendant 16 heures à 165  et finalement trempées de nouveau dans l'eau . 



   Une caractéristique intéressante de l'action du niobium sur la finesse du grain est qu'il est efficace, même lorsque l'alliage d'aluminium est porté à une température élevée avant la coulée. A titre d'exemple de l'efficacité de l'action du nobium sur la finesse du grain, on peut indi- quer que lorsqu'un alliage ayant la composition ci-dessus indiquée est coulé à 800  dans un moule. au sable sec pour faire un bloc cylindrique ayant   7,6   cms de haut et 7,6 cms de'diamètre, les grains visibles dans la macrostructure après attaque, ont un diamètre de   0,2 .   1 mm, tandis que le même alliage ne contenant pas de niobium, coulé dans les mêmes conditions, a un diamètre de grain de 2,5 à 5 mm. 



   Si on compare avec un alliage analogue ne contenant pas de niobium, l'alliage décrit ci-dessus présente l'avan- tage, par suite de la structure à grain fin que lui donne le niobium, que la ductilité, associée à une certaine résis- tance à la traction, est plus grande . 



   Dans les alliages simples d'aluminium et de cuivre, tel que celui contenant 7 % de cuivre, l'introduction de 

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 niobium sous forme d'un alliage aluminium-niobium donne un grain plus fin et améliore la résistance et la ductilité des pièces coulées .

Claims (1)

1. RESUME A.- Procédé pour améliorer les alliages à base d'a- luminium et, en particulier, ceux des classes contenant du cuivre, ou du nickel, ou du cuivre avec du nickel, ou du cuivre avec du nickel et du magnésium, ou du cuivre avec du nickel, du magnésium, du fer et du silicium, caractérisé par les points suivants, ensemble ou séparément : 1 - On ajoute aux alliages d'aluminium une quantité relativement faible de niobium, ce qui donne à l'alliage un grain fin qui se conserve pour une gamme étendue de condi- tions de fusion, de coulée et de traitements .

   2 - A un alliage contenant : EMI6.1 <tb> Cuivre <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 12 <SEP> pour <SEP> cent <tb> <tb> Nickel <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> " <SEP> " <tb> <tb> Magnésium <SEP> 0,1 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> " <SEP> " <tb> <tb> Silicium <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 2,5 <SEP> " <SEP> " <tb> <tb> Fer <SEP> 0,2 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> " <SEP> " <tb> on ajoute 0,05 à 1% de niobium .

   3 - Le niobium est introduit dans l'alliage d'alu- minium fondu sous forme d'un préalliage riche en niobium obtenu en ajoutant du ferro-niobium à de l'aluminium fondu.

   4 - Le préalliage contient environ 5 % de niobium et 5 % de fer, le reste étant de l'aluminium .

   5 - On améliore des alliages d'aluminium tels que ceux indiqués sous 2 en ajoutant à l'aluminium fondu des alliages durcissants : aluminium-nickel, aluminium-fer-niobium, aluminium-fer , aluminium-cuivre et aluminium-silicium dans l'ordre ci-dessus chaque addition étant d'abord dissoute avant d'introduire la <Desc/Clms Page number 7> suivante, après quoi on ajoute finalement du magnésium sous forme de métal pur .

   B. - A titre de produit industriel nouveau, alliage à base d'aluminium obtenu par le procédé ci-dessus et ayant approximativement la composition suivante : EMI7.1 <tb> Cuivre <SEP> 2,5 <SEP> pour <SEP> cent <tb> <tb> Nickel <SEP> 1,5 <SEP> " <SEP> " <tb> <tb> Magnésium <SEP> 0,8 <SEP> " <SEP> " <tb> <tb> Silicium <SEP> 1,2 <SEP> " <SEP> " <SEP> <tb> <tb> Fer <SEP> 1,2 <SEP> " <SEP> " <tb> <tb> Niobium <SEP> 011 <SEP> il <SEP> il <SEP> <tb> <tb> Aluminium <SEP> le <SEP> restant <SEP> . <SEP> <tb>