<B>Procédé de préparation d'un alliage d'aluminium et alliage d'aluminium</B> obtenu par ce procédé. La présente invention concerne un pro cédé (le préparation d'un alliage d'aluminium utilisable pour la fabrication d'objets écrouis à au moins 40% et susceptibles d'être recuits à basse température, à partir d'aluminium impur contenant, comme impuretés, du cuivre, du magnésium, du fer et. du silicium. Elle comprend également l'alliage obtenu par ce procédé.
Ainsi que cela. est bien connu, l'aluminium, de même que de nombreux autres métaux, devient plus dur et phis résistant, aux dépens de sa. ductilité, lorsqu'il est laminé, pressé ou déformé de toute autre manière entre des limites de température qui ne permettent pas la formation de nouveaux grains.
On sait aussi que la. contrainte engendrée par une telle déformation peut être supprimée par chauffage du produit travaillé à une tempé rature comprise entre 338 et 354 C environ. Un tel traitement thermique est habituelle ment désigné sous le nom de recuit et le changement. produit dans la structure interne du métal est connu sous le nom de recristalli- sation, autrement dit de formation de nou- maux cristaux à. partir des fragments de grains créés par la déformation.
On décèle la recristallisation ainsi que cela est bien connu des hommes de l'art, par l'examen microsco pique d'un échantillon convenablement atta qué et en observant si de nouveaux grains ou cristaux se sont formés à partir des frag ments de grains. La présence de nouveaux grains en nombre appréciable peut également être décelée par le procédé de diffraction aux rayons X. De plus, un changement marqué de la résistance à la traction et de l'allongement accompagne la formation des nouveaux grains. Les essais de résistance à la traction constituent, par suite, un moyen pratique de constater si la recristallisation s'est produite.
Bien que la recristallisation se produise entre les limites de température indiquées ci-dessus, il est pos sible d'obtenir ce résultat à une température plus basse dépendant de la durée du traite ment, de la pureté du métal et. de la mesure dans laquelle le métal a été écroui. La tempé rature la plus basse à. laquelle une nouvelle structure de grains exempte de contrainte remplace la structure de grains déformée du métal écroui est connue comme étant la tem pérature de recristallisation.
Même si la tem pérature de recristallisation d'une matière particulière est inférieure à 338 environ, on a généralement considéré comme impraticable, du point de vue de la fabrication, l'utilisation de cette température ou d'une température voisine pour produire la recristallisation par suite du temps nécessaire, du risque d'obten tion de résultats non uniformes et de l'élé vation correspondante du prix de revient.
Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, le degré de pureté de l'aluminium influence sa température de recristallisation. Par exemple, on a reconnu qu'un métal d'une pureté de 99,998% recristallise à 100 C environ, au cours d'un laps de temps de six à dix minutes après réduction d'épaisseur d'environ<B>91%</B> par laminage à froid. L'utilisation industrielle d'un métal ayant une telle pureté est, bien entendu, limitée par son prix et par la quan tité qui est disponible. Par suite, même si un métal d'une telle pureté élevée était satis faisant par ailleurs, il n'entrerait pas en con currence avec une matière de pureté inférieure lorsque de grandes quantités sont nécessaires.
Cependant, l'avantage d'une basse tempéra ture de recristallisation est perdu lorsque la teneur en impuretés augmente.
Bien qu'une température basse de recris- tallisation ait une faible importance dans cer tains cas, elle peut, dans d'autres cas, déter miner si l'aluminium peut ou non être utilisé. Un exemple d'une application dans laquelle cette question a une importance capitale est le gainage des câbles téléphoniques où un tube d'aluminium écroui est étiré sur le câble. Pour que le produit final ait la ductilité nécessaire, le câble gainé doit être recuit. Le traitement habituel de recuit ne peut pas être appliqué, car il détruirait l'isolement des fils formant le câble. Il devient par suite nécessaire d'uti liser un gainage qui peut être recristallisé sans que l'isolement subisse de dommages.
La présente invention fournit un alliage qui, bien qu'obtenu à partir d'aluminium impur, possède une basse température de re- cristallisation. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on incorpore à de l'aluminium conte nant Cu, Mg, Fe et Si comme impuretés, dans lesdites proportions, au moins un autre métal que Al, Cu, Mg, Fe et Si et tel que l'on ob tienne un alliage possédant une température de recristallisation inférieure et une vitesse de recristallisation supérieure à celles de l'alu minium de départ, celui-ci contenant les im puretés susdites en proportions telles que l'alliage final, renferme, en poids, au maximum 0,
05 % de cuivre, au maximum 0,05 % de magnésium, de 0,01 à 0,8 % au total de fer et de silicium, la teneur en fer ne dépassant pas les 4/3 de la teneur en silicium.
Le métal incorporé à l'aluminium impur est de préférence le glucinium et/ou le nickel, en proportion telle que l'alliage final con- tienne de 0,005 à 0,25 % de glucinium et(ou de 0,04 à 1 0/u de nickel. Avec ces additions, la température de recristallisation de l'alliage final est réduite à une valeur qui peut se trouver jusqu'à 111 C au-dessous de la température de recristallisa- tion de l'aluminium impur de départ.
Ainsi, un alliage altiminium-glucinium-niekel, alumi- nium-glucinium ou aluminiunt-nickel obtenu conformément à l'invention petit être recuit à une température plus basse et pendant. un laps de temps plus court que le même alliage exempt de glucinium et de nickel. On a cons taté que les résultats dit recuit des objets laminés ou forgés sont. uniformes, ce qui est d'une importance considérable du point de vue des opérations de fabrication. On a constaté en outre qu'en dehors des limites spécifiées pour les impuretés, la pré sence du glucinium et/ou du nickel ne pro voque pas d'abaissement de la, température de recristallisation.
Pour obtenir les meilleurs résultats, il est bon que la, quantité totale de fer et de silicium soit comprise entre 0,1 et 0,5 1/a et que la proportion de fer ne dépasse pas les trois qaartse de la quantité de silicium.
Il est bien entendu que d'autres éléments tel que le manganèse, le zirconium, le titane, le molybdène, le chrome et le vanadium peuvent être présents en très petites quantités, habi tuellement moins de 0,01 % de chacun, sans nuire à l'effet avantageux du glucinium et du nickel sur la température de recristalli- sation. L'effet sur l'abaissement de la tempéra ture de recristallisation de l'adjonction simul tanée du glucinium et du nickel est supé rieur à celui que l'on pourrait escompter en partant de la somme des éléments individuels.
Les meilleurs résultats sont obtenus avec, en poids, 0,01. à 0,1% de glucinium et/ou de 0,15 à 0,5 % de nickel, spécialement lorsque la quantité de fer est inférieure aux trois quarts de la teneur en silicium. Les addi tions de glucinium et/ou de nickel peuvent être faites par l'un quelconque des moyens habituels pour l'introduction des métaux.
Ainsi qu'il a été dit plus haut, le degré (l'écrouissage influence la température à la quelle se produit la recristallisation. Pour obtenir la température de recristallisation la plus basse, il faut faire subir à l'objet formé avec l'alliage obtenu conformément à l'inven tion une réduction relativement importante d'épaisseur ou lui faire subir un degré équi valent d'écrouissage. Une réduction d'épais seur de 401/o (écrouissage à 401/o) au moins est habituellement désirée;
toutefois, des réduc- tions dépassant 90 % (écrouissage à 90 %) sont préférables. De telles réductions ne sont pas difficiles à obtenir dans la pratique industrielle, car L'alliage se travaille facilement. et, dans cer tains cas, aucun recuit n'est nécessaire pour obtenir la forme finale à partir d'un lingot.
Si on ne désire pas profiter de la tempé rature de recuit la plus basse possible permise par la présence de glucinium et/ou de nickel, on peut adopter une température plus élevée et obtenir une réduction considérable du laps (le temps nécessaire pour produire la recristal- lisation complète. C'est un fait bien connu, par exemple, que, avec un léger écrouissage, un laps de temps très long peut être néces- < iïire pour produire la recristallisation com plète.
De même, on sait que si l'écrouissage est prononcé, la vitesse de recristallisation peut être faible si la température de recuit est très voisine de la température de recristalli- sation. Dans l'un et l'autre cas, la présence de glucinium et/ou de nickel dans l'alliage préparé par le procédé selon l'invention accé lère la recristallisation.
Par exemple, on a constaté que, en recuisant une feuille d'alliage d'aluminium laminé à froid à 901/o,, feuille formée d'aluminium, de 0,18% de nickel, de 0,101/o de fer, de 0,16% de silicium et de traces de Cu et Mg à une température de 260 C, il est possible d'obtenir une recristalli- sation complète dans un laps de temps de 15 minutes, tandis que cet alliage, sans nickel, avec le même degré d'écrouissage,
demande plus de seize heures pour recristalliser com plètement. On a constaté aussi qu'en recui sant une feuille d'alliage d'aluminium laminé à froid à 90 0/a, feuille formée d'aluminium, de 0,02 /o de glucinium, de 0,04 %, de fer, de 0,04 0/a de silicium et de traces de Cu et Mg à une température de 232 C environ, il est possible d'obtenir une recristallisation complète en quinze minutes.
On a constaté encore qu'en recuisant une feuille d'alliage d'aluminium laminé à froid à 90 0/a, feuille formée d'aluminium, de 0,016 o/o de glucinium, de 0,18 % de nickel, de 0,03 % de fer, de 0,
04 % de silicium et de traces de Cu et Mg à une température de 204 C environ, il est possible d'obtenir la recristallisation complète en 30 minutes, tandis que cet alliage, exempt de glucinium et de nickel, avec le même degré d'écrouissage, nécessite plus de six jours pour recristalliser complètement.
On détermine la vitesse de recristallisation en notant le moment où de nouveaux grains se forment pour la première fois et le temps qui s'est écoulé jusqu'à ce que la quasi-tota- lité des fragments de grains ait formé de nouveaux grains. On exécute une telle déter mination de la manière la plus commode en effectuant des essais sur une série d'échan tillons découpés dans le même objet, en les chauffant à une température donnée, en reti rant les échantillons à des intervalles de temps spécifiés et en observant le degré de recristallisation qui s'est produit.
Bien que la présence de nouveaux grains puisse être décelée au microscope sur un échantillon convenablement attaqué, il est à conseiller de compléter l'examen par une détermination aux rayons X.
L'effet du nickel seul sur la. température de recristallisation d'une feuille, laminée à froid, de l'alliage, est illustré par les exemples suivants. On a utilisé de l'aluminium à 99,9 % de pureté contenant 0,03 0/a de fer, 0,
04 % de silicium et des traces de Mg et Cu comme bain de base. On a préparé six bains de cet alumi- nium et on a ajouté une quantité différente de nickel à chacun d'eux, sauf pour un bain servant de témoin. Les bains ayant reçu une addition et celui qui n'en a reeu aucune ont été ensuite coulés et on a laminé les lingots en feuilles de 1,27 mm d'épaisseur.
Le lami nage à. froid a été réglé de telle manière que la. feuille produite finalement ait subi une réduction de 90 % d'épaisseur à la suite d'un recuit intermédiaire. On a chauffé des échantillons de feuilles de chaque composition et on les a maintenus à une température choisie pendant une demi-heure.
La composi tion des alliages et la température la phis basse à laquelle la recristallisation a été com plète apparaissent dans le tableau suivant
EMI0004.0012
L'effet de l'addition de glucinium seul sur la température de recristallisation de feuilles, laminées à froid, ,.de l'alliage, est illustré dans les exemples suivants.
On a utilisé deux qualités d'aluminium comme métal de base; l'une, désignée par A, conte- nait 0,03% de fer, 0,04% de silicium et des traces de Cu et Mg, comme dans le cas précédent; l'autre, désignée par B, conte nait 0,13% de fer, 0,18% de silicium et des traces de Cu et Mg.
On a préparé des bains des deux qualités d'aluminium et on a ajouté des quantités différentes de gluci- nium à chaque bain, à l'exception de l'un des- dits bains servant de témoin.
On a coulé le métal et on l'a laminé à froid en feuilles de 1,27 mm d'épaisseur, de telle manière que le produit final ait subi une réduction d'épais ; leur de 90 % après le recuit intermédiaire. On a chauffé des échantillons de feuilles de chaque composition et on les a maintenues à une température choisie pendant une demi heure.
La, teneur en glucinium des échant.il.- lons et les températures les plus basses aux- s quelles la recristallisation était totale appa raissent dans le tableau suivant:
EMI0004.0041
<I>Températures <SEP> de <SEP> recristallisation</I>
<tb> <I>des <SEP> alliages <SEP> AI-Gl</I>
<tb> "Teneur <SEP> en <SEP> GI <SEP> Température <SEP> de <SEP> recristallisation
<tb> o% <SEP> 0 <SEP> C
<tb> <I>Série <SEP> A</I>
<tb> 0 <SEP> 315,5
<tb> 0,008 <SEP> 246
<tb> 0,017 <SEP> 246
<tb> 0,05 <SEP> 246
<tb> <I>Série <SEP> B</I>
<tb> 0 <SEP> 301,6
<tb> 0,04 <SEP> 232
<tb> 0,09 <SEP> 232
<tb> 0,23 <SEP> 232 L'effet du glucinium et du nickel agis sant conjointement sur la température de recristallisation d'une feuille laminée à froid de l'alliage, et en particulier l'effet combiné ; de ces éléments, est, illustré par les exemples suivants.
On utilise, comme bain de base, de l'alu minium à 99,9 /o de pureté contenant 0,03 0/0 de fer, 0,04% de silicium et des traces de Cu et Mg. On a. préparé neuf bains de cet alu minium et on a ajouté des quantités diffé rentes de glucinium et de nickel à chaque bain, à. l'exception de l'un d'eux servant de témoin.
Les bains ont été coulés et on a laminé les lingots en feuilles d'une épaisseur de 1,27 mm de telle manière que le produit final ait subi une réduction d'épaisseur de <B>900/0</B> après le recuit intermédiaire. On a chauffé des échantillons de feuille de chaque composition et on les a maintenus à une tem pérature choisie pendant. une demi-heure.
Les teneurs en glucinium et en nickel des échan tillons et les températures les plus basses de recristallisation totale apparaissent dans le tableau suivant;
EMI0005.0001
Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, le gainage des câbles téléphoniques et des câbles de transport de force isolés pose un problème difficile en raison de la nécessité d'adoucir la gaine après qu'elle a été étirée sur les fils isolés.
On a constaté que les alliages alumi- nium-nickel, aluminium-glucinium ou alumi- nium-glucinium-nickel, préparés conformément à la présente invention, donnent tous une gaine très satisfaisante du point de vue de l'application sur le câble, du recuit sur ce dernier et de la flexibilité du câble final. Ces propriétés présentent une importance parti- eulière pour la réalisation, sur un câble, d'une gaine sans soudure.