Alliage à base d'aluminium et procédé pour sa fabrication. La présente invention comprend un alliage à base d'aluminium possédant des propriétés physiques avantageuses, en particulier au point de vue de la résistance ou charge de rupture à la traction et de la. ductilité, et un procédé pour la fabrication. de cet alliage.
Il est connu que la résistance ou charge de rupture à la traction et la ductilité d'al liages d'aluminium-silicium peuvent être .ac crues, et que le grain de la texture de ces alliages peut être rendu plus fin, par l'addi tion des métaux alcalins, sodium ou potas sium, aux alliages avant de couler ceux-ci.
C'est un fait caractéristique ,d'un tel emploi de -ces métaux alcalins, qu'ils sont facilement perdus par le, métal fondu, par volatilisation et oxydation, de sorte que le métal fondu doit être .coulé promptement après leur addition dans le but d'obtenir l'amélioration maxima dans les propriétés -des alliages résultant de l'introduction de -ces métaux alcalins.
Or, on a trouvé que si l'on incorpore dans un alliage d'aluminium-silicium fondu un métalloïde du cinquième groupe d'éléments du système périodique, ayant un poids ato mique supérieur à 100, tel que l'antimoine ou le bismuth, cette condition d'une prompte coulée de l'alliage n'est plus nécessaire, et qu'il en résulte, de même qu'avec les métaux alcalins, une .amélioration marquée dans la résistance de rupture à la traction et dans la ductilité de l'alliage, en particulier si l'on oblige l'alliage à se solidifier rapidement dans un moule en coquille.
Une solidifica tion rapide de l'alliage oblige le silicium qui se précipite à prendre la. forme de particules très fines, avec une amélioration simultanée dans les propriétés physiques de l'alliage.
Le procédé suivant l'invention est, par exemple, réalisé de la manière suivante: On prépare .d'abord un alliage d'aluminium-sili- cium dans lequel il existe une proportion no table de silicium. Le silicium en faible pro portion, habituellement inférieure à 1 %, ap paraît -dans la plupart des cas dans l'alumi nium du commerce comme impureté.
Les propriétés désirables des alliages d'alumi- nium-silicium, telles, par exemple, que leur faible degré de retrait à la coulée, ne de viennent utilement apparentes que lorsque le silicium existe dans l'alliage en proportions notables, c'est-à-dire en une proportion d'au moins 3 % du poids de l'aluminium et du ,silicium, et c'est à un alliage d'aluminium- silicium contenant au moins cette proportion de silicium que se réfère la description en parlant d'un alliage contenant une quantité notable de silicium.
La proportion de sili cium existant dans l'alliage peut varier d'en viron 3 i@ à 15 %, bien que les meilleurs ré sultats soient habituellement obtenus lors que la teneur en silicium est d'environ 8 %ô à 13 i'u. L'alliage d'aluminium-silicium peut être préparé, par exemple, en agitant -du si licium métallique dans de l'aluminium fondu, à une température d'environ 750 à 800 C.
r1 l'alliage fondu d'aluminium-silicium, on ajoute du bismuth ou de l'antimoine, de préférence à l'état finement divisé, et on les incorpore intimement en agitant. Il est avantageux de pulvériser l'antimoine ou le bismuth jusqu'à une finesse de maille de 20 environ, et -le les introduire :dans l'alliage fondu d'aluminium-silicium par tamisage au- dessus de la surface propre de l'alliage.
La raison de ce mode opératoire réside dans le fait que la densité de ces métalloïdes est si élevée qu'ils tendent à tomber rapidement jusqu'au fond du creuset, et qu'ensuite il est difficile de les incorporer intimement à l'al liage, d'un poids spécifique plus faible, d'a luminium-silicium. Si, -cependant-, il sont ré duits à des petites particules avant leur in troduction, un mélange intime est beaucoup plus facilement réalisé, en particulier dans le cas du bismuth qui possède une solubilité li mitée dans l'aluminium.
L'antimoine ou le bismuth peut être ajouté jusqu'à une teneur .de 1,5 %, mais les meilleurs résultats sont obtenus pour une teneur de 0,5 % à 1 ô de l'un ou de l'autre. Ces éléments restent dans l'alliage de sorte que l'alliage peut être coulé à, un moment convenable quelconque après l'incorporation du bismuth ou de l'antimoine. Pour les rai sons précédemment mentionnées, l'alliage final est de préférence coulé dans un moule en coquille.
L'invention n'est pas limitée à des al liages d'aluminium-silicium contenant du bismuth ou de l'antimoine seulement, mais est également applicable<B>aux</B> alliages com portant des éléments additionnels, tels, par exemple, que du cuivre ou du zinc qui, avec le silicium, forment une série d'alliagVs utiles d'aluminium. Il est désirable que la teneur en fer soit maintenue faible, de pré férence inférieure à 0,6 ô, bien que dails certains cas une teneur en fer allant jusqu'à 1,5 ou davantage pourrait être admise lorsqu'une ductilité élevée n'est pas une qua lité essentielle.
L'addition de bismuth ou d'antimoine affecte favorablement la résistance de rup ture à la traction et la ductilité de l'alliage. Par exemple, un alliage d'aluminium-sili- cium contenant 10 @ de silicium, coulé avec un certain degré de refroidissement rapide, possédait une résistance de rupture à la trac tion de 1750 l-,g/em= et un allongement de 4 %.
Le même alliage, coulé dans les mêmes conditions après l'addition de 1 % de bis muth, possédait une résistance de rupture à la traction de 2.100 lzglem2 environ et un allongement de 9,5 %. Un alliage analogue d'.aluminium-ailicium, à 10 % de silicium, coulé en coquille, a. montré, après l'addition de 1 % d'antimoine, un accroissement de ré sistance ou charge de rupture à<B>là</B> traction de 350 1,-g/cm2 et un allongement double.
Dans les moulages en sable d'alliages d'aluminium-silicium contenant de l'anti moine ou du bismuth, la vitesse de solidifi cation est en général trop faible pour per mettre à l'antimoine ou au bismuth de pro duire des améliorations très notables dans les propriétés physiques de l'alliage. Cepen dant, un accroissement de résistance de rup ture à la traction de 98 kg/cm@ et de plu sieurs %a en allongement a été obtenu lors que les alliages d'aluminium-silicium addi tionnés -de bismuth ou d'antimoine étaient coulés dans le sable.
Dans le système périodique des éléments, l'antimoine et le bismuth, ainsi que le phos phore et l'arsenic, constituent le sous-groupe b du cinquième groupe (Roscoe & Schor- lemmer, 1913, volume 2, page 910) et sont habituellement considérés comme des métal loïdes, tandis que les éléments du sous- groupe a, à l'exception de l'azote, sont d'une nature plus métallique et sont classés avec les métaux. L'antimoine et le bismuth, qui sont les métalloïdes du cinquième groupe du système périodique des éléments ayant un poids atomique supérieur à 100,
exercent tous deux une action favorable et similaire comme .décrit en détail ci-dessus, et sont, par conséquent, classés ensemble et définis comme étant les du cinquième groupe du système périodique des éléments ayant un poids atomique supérieur à<B>100.</B>