CH626406A5 - - Google Patents

Description

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REVENDICATIONS

1. Procédé de production d'un alliage d'aluminium en poudre, caractérisé en ce qu'on obtient un alliage en fusion homogène comprenant, en plus de l'aluminium, de 10 à 25 % de Si et de 2 à 5 % de Mn, et en ce qu'on atomise l'alliage en fusion à une 5 température de 760 à 870 °C.

2. Alliage d'aluminium en poudre obtenu conformément au procédé selon la revendication 1.

3. Utilisation de l'alliage d'aluminium en poudre selon la revendication 2 pour la fabrication d'un article ayant un coeffi- 10 rient de dilatation thermique inférieur à 19,8 X 10-6 cm/cm/

°C, caractérisé en ce qu'on chauffe la poudre à une température uniforme permettant la déformation plastique de l'alliage et en ce qu'on façonne la poudre en la comprimant pour élever la densité de l'alliage à au moins 99 % de la densité théorique. 15

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage est pratiquement exempt de Mg, Zn et Ni.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit alliage contient en outre jusqu'à 1,5 % de Fe ou 2 à 5 % de Cu. 20

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit alliage contient 0,25 à 1,5 % de Fe et 2 à 4% de Mn.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit alliage contient 2 à 5 % de Cu et 2 à 5 % de Mn.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 ledit alliage contient en outre jusqu'à 0,4% chaque de un ou plusieurs éléments du groupe comprenant Cr, V, Zr et Ti.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit alliage contient de 13 à 20% de Si et 3 à 4,5% de Mn.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, 30 dans ledit alliage, le maximum de chacun de Mg, Zn et Ni est

1 %, la quantité totale de Mg, Zn et Ni ne dépassant pas 2 %.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit alliage est atomisé à une température de 770 à 843 °C.

12. Utilisation selon la revendication 3, caractérisée en ce 35 que le façonnage de ladite poudre se fait par forgeage.

13. Utilisation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le forgeage de ladite poudre est effectué en une seule étape de compression.

14. Utilisation selon la revendication 12, caractérisée en ce 40 qu'on place la poudre dans un conteneur déformable, on chauffe ladite poudre à une température uniforme d'au moins 260 °C et on forge ledit conteneur et la poudre qu'il contient en une forme forgée dudit article.

15. Utilisation selon la revendication 3, caractérisée en ce 45 qu'on façonne la poudre dans une matrice.

50

L'aluminium et les alliages d'aluminium possèdent certains avantages caractéristiques par rapport à d'autres métaux et alliages métalliques ; un tel avantage est leur faible poids. Le poids des matériaux devenant de plus en plus important, comme par exemple en ce qui concerne la diminution du poids des véhicules 55 à moteur, ceci a entraîné l'utilisation croissante d'aluminium. Les alliages à base d'aluminium peuvent être utilisés dans les pistons pour les moteurs à combustion interne et avec une telle utilisation ils sont soumis à des conditions de travail sévères.

Les pistons et le bloc moteur peuvent être soumis à des 60 conditions thermiques différentes, et ainsi à des vitesses de dilatation différentes, car la température du bloc moteur peut être inférieure à celle de la température du piston par suite d'un agent de refroidissement circulant dans le bloc moteur. Ceci est le cas que le piston et le bloc moteur soient faits ou non des 65 mêmes alliages métalliques comme l'acier, la fonte ou l'aluminium. Le problème est cependant accentué quand le piston et le bloc moteur sont faits de métaux différents. Le piston qui peut

être la partie la plus chaude du moteur doit avoir des propriétés de dilatation thermique qui lui permettront de maintenir sa stabilité dimensionnelle par rapport au bloc moteur sur un intervalle de températures supérieur à celui du bloc moteur. La résistance mécanique du matériau doit également se conserver à de telles températures supérieures. Il est donc particulièrement indiqué que de tels alliages à base d'aluminium aient un coefficient de dilatation thermique relativement faible et soient capables de conserver une résistance mécanique relativement élevée à températures élevées pendant une période de temps prolongée.

Des alliages d'aluminium contenant des quantités relativement importantes de silicium et de manganèse ont été utilisés dans les articles coulés. Le brevet des E.U.A. N° 1 829 668 délivré le 27 octobre 1931 décrit un alliage à base d'aluminium coulé contenant de 4 à 13 % de silicium et 4 à 13 % de manganèse. Des pistons coulés préparés à partir d'alliages à base d'aluminium contenant du silicium et du manganèse ont également été décrits dans la technique antérieure. Le brevet des E.U.A. N° 2 185 348 délivré le 2 janvier 1940 concerne un alliage à base d'aluminium contenant jusqu'à 13% de silicium, jusqu'à 3 % de manganèse et des quantités significatives de fer, d'antimoine et d'un métal du groupe du tungstène. Le brevet des E.U.A. N° 2 357 451 décrit un alliage à base d'aluminium contenant 18 à 35 % de silicium, jusqu'à 1 % de manganèse, jusqu'à 1 % de magnésium et des quantités significatives de cuivre, de fer, d'étain et de zinc.

On connaît également dans la technique l'utilisation des techniques de métallurgie des poudres (MP) dans les alliages durcis par dispersion, de résistance mécanique élevée, à l'aide d'éléments qui ne peuvent pas normalement être coulés dans l'aluminium sans difficultés. Une poudre d'alliage à base d'aluminium contenant des quantités significatives de magnésium, de silicium et de manganèse est décrite dans le brevet des E.U.A. N° 2 287 251. L'utilisation d'une forme pulvérisée d'alliages à base d'aluminium contenant des quantités significatives de silicium pour préparer des pistons est décrite dans le brevet des E.U.A. N° 2 978 798 et le brevet des E.U.A. N° 3 282 745. De tels alliages pour préparer des poudres doivent avoir une faible température de liquidus, c'est-à-dire un faible point de fusion de l'alliage, pour simplifier la production de la poudre en utilisant un appareillage moins coûteux et moins complexe. Typiquement, un alliage fondu approprié peut être atomisé à une température supérieure à la température de liquidus de l'alliage. On utilise une telle température supérieure pour s'assurer de l'ato-misation satisfaisante, beaucoup d'alliages d'aluminium étant atomisés à une température supérieure à 885 °C (1158 °K). En pratique, il y a un certain refroidissement du métal fondu pendant l'atomisation dû à la température du gaz d'atomisation qui est généralement inférieure à la température de liquidus. Quand ceci est le cas, on utilise alors une température d'atomisation du métal supérieure à la température de liquidus. Une température d'atomisation d'environ 900 °C (1173 °K) ou plus devient cependant inutilisable d'un point de vue économique.

Les poudres à base d'aluminium de la technique antérieure ne fournissent pas les caractéristiques et les propriétés que l'on désire dans des articles métalliques qui subissent les contraintes et les températures comme celles qui peuvent exister sur les pistons d'automobile, etc... Par exemple, il est indiqué de fournir un alliage qui peut prendre les avantages des techniques de métallurgie des poudres et peut offrir une résistance mécanique relativement élevée à des températures supérieures à 205 °C (478 °K) et un faible coefficient de dilatation thermique de moins de 19,8 X 10~6 cm/cm/ °C sur un intervalle de — 18 à +121 °C (255 à 394 °K) et peut être fondu et atomisé à une température aussi faible qu'environ 760 °C (1033 °K) en une poudre relativement fine.

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Selon l'invention, on obtient un alliage en poudre à base d'aluminium comprenant 10 à 25 % de Si et 2 à 5 % de Mn en alliant lesdits éléments à l'état fondu puis en atomisant ledit alliage à une température de 760 à 870 °C. L'alliage en poudre peut également contenir jusqu'à 1,5 % de Fe ou 2 à 5 % de Cu et s jusqu'à 0,4% de chacun d'un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe comprenant Cr, V, Zr et Ti. Tous les éléments et compositions indiqués ici sont en pourcentages pondéraux. On fait un article métallique en utilisant selon l'invention l'alliage en poudre obtenu par le procédé précité, poudre que l'on tra- io vaille à chaud, de préférence que l'on forge en une opération,

pour obtenir un article caractérisé par un coefficient de dilatation thermique inférieur à 19,8 X 10-6 cm/cm/ °C, une densité d'au moins 99% de la densité théorique et une résistance mécanique relativement élevée à des températures élevées supé- is rieures à 205 °C (478 °K). L'article peut ensuite être usiné pour obtenir sa forme finale. On obtient ainsi des articles métalliques qui peuvent être soumis à des conditions extrêmes telles que celles que l'on rencontre dans les applications de pistons pour automobile. 20

L'alliage en poudre à base d'aluminium obtenu selon le présent procédé contient du silicium à raison de 10 à 25 %, de préférence 13 à 20%. Le silicium dans l'alliage en poudre contribue à sa dureté et aide également à diminuer le coefficient de dilatation thermique. Le manganèse présent dans la poudre à 25 base d'aluminium contribue également à la dureté. La quantité de manganèse va de 2 à 5 %, de préférence de 3 à 4,5 %.

Chacun des éléments du groupe comprenant Cr, V, Zr et Ti peut être présent en quantité allant jusqu'à 0,4%, par exemple 30 0,05 à 0,4%. De préférence, ces éléments peuvent être présents à raison d'environ 0,2%. On pense que la présence de ces éléments améliore la ductilité globale sans affecter de façon appréciable la résistance mécanique et le coefficient de dilatation thermique de l'alliage en poudre et des articles métalliques pré- 35 parés à partir de cet alliage, en particulier quand la poudre est préchauffée à des températures supérieures avant le tassement. On pense en outre que, bien que ces éléments ne soient pas essentiels à la résistance mécanique globale de la composition,

leur présence facilite en fait la stabilité de la résistance mécani- 40 que supérieure à températures élevées.

L'alliage peut contenir comme constituant allié supplémentaire l'élément Fe ou Cu. Fe peut être présent en quantité allant jusqu'à 1,5% par exemple 0,25 à 1,5%, un maximum préféré pour Fe étant 0,5 %. Cu peut être présent à raison de 2 à 5 %. 45 On pense que l'addition de Fe ou Cu contribue à la résistance mécanique globale de la composition. Bien que l'on pense que Fe améliore la résistance mécanique de la composition, il a également des effets nuisibles sur la température d'atomisation, ce qui signifie que la température d'atomisation augmente lorsque 50 l'on augmente excessivement Fe. Des quantités croissantes de Fe modifient de façon similaire la température d'atomisation. Donc, quand l'additif Fe est présent dans la composition, il faut maîtriser l'effet global de Fe et Mn sur la température d'atomisation. Quand Fe est présent à raison de 0,25 à 1,5 %, on limite 55 alors la présence de Mn à 2-4%.

On pense que la présence de Cu contribue à la résistance mécanique globale sans modifier la température d'atomisation. Cu peut être présent à raison de 2 à 5 % pour un intervalle de 2 à 5 % de Mn. On pense en outre que Cu fournit une résistance 60 mécanique améliorée à des températures inférieures que ne le fait l'addition de Fe.

La composition d'alliage mise en œuvre dans le procédé selon la présente invention est de préférence dépourvue de magnésium, de zinc et de nickel, ce qui signifie que l'on ne peut 65 généralement tolérer pas plus de 1 % de Mg, 1 % de Zn et 1 % de Ni, avec une quantité totale de magnésium, de zinc et de nickel de 2% ou moins. On pense que la présence de ces éléments ne modifiera pas de façon appréciable les propriétés et les caractéristiques désirées de l'alliage en poudre à base d'aluminium aussi longtemps que leur pourcentage pondéral est maintenu en dessous des quantités susmentionnées. Il peut y avoir une certaine dégradation de la résistance mécanique à températures élevées si on laisse la quantité de Mg et de Zn dépasser 1%. La présence de Ni peut cependant contribuer à la résistance mécanique globale de la composition s'il est présent en combinaison avec les quantités susmentionnées de Fe. Ni peut également nuire à la température d'atomisation de la composition de la même manière que le font des quantités excessives de Fe ou Mn. La présence de Ni doit pour cette raison être limitée à un maximum de 1 %.

Le reste de la composition contient essentiellement de l'aluminium et des éléments et des impuretés accidentels.

On obtient la poudre d'alliage à base d'aluminium par ato-misation d'un alliage homogène à l'état fondu. De préférence, l'atomisation est faite avec de l'air, mais on pense que l'atomisa-tion avec d'autres gaz ou des gaz inertes est également utilisable. L'alliage en poudre de la présente invention atomisé dans de l'air présentera certaines impuretés de type oxyde ou de l'oxygène sous une forme quelconque ayant réagi par suite de l'atomisation. De l'oxygène à raison de 0,2 à 0,4% en poids peut être présent dans les oxydes, les taux correspondants d'oxyde étant d'environ 0,4 à environ 0,8 % dans la composition en poudre. On ne sait pas quels oxydes sont présents, mais on pense que des quantités aussi faibles d'oxydes ne sont pas nuisibles aux propriétés globales de la composition.

Les particules de fine poudre atomisées peuvent avoir une quelconque forme, comme une forme irrégulière ou sphéroïdale dans la mise en œuvre de la présente invention. Le diamètre moyen des particules (DMP) de la poudre fine (tel que déterminé par l'appareil de mesure Fisher) est de préférence inférieur à 20 microns. DMP désigne le diamètre statistique des particules de poudre et est mesuré par l'appareil de mesure Fisher en déterminant le débit d'un gaz à travers un lit de poudre sous une différence de pression déterminée.

Dans le procédé selon la présente invention les éléments de l'alliage sont alliés à l'état fondu. La possibilité de fondre l'alliage et de l'atomiser en dessous de 871 °C jusqu'à une valeur aussi faible que 760 °C diminue de façon importante le prix de revient de la poudre en simplifiant la fusion nécessaire pour former la poudre. La température d'atomisation faible permet ainsi de mettre en œuvre la présente invention avec un équipement d'atomisation moins complexe, dans le but d'obtenir une poudre.

La poudre atomisée peut ensuite être placée dans un conteneur pour faciliter sa manutention et son transport vers l'équipement de tassement, comme les matrices de forgeage. La quantité de poudre utilisée peut être supérieure à celle nécessaire pour obtenir un article d'une densité prédéterminée. Il n'est pas nécessaire d'ajouter des lubrifiants à la poudre. En général dans la technique antérieure, on ajoute des lubrifiants sous forme sèche ou de bouillie pour faciliter le tassement de la poudre dans le but d'éliminer le frottement, et de s'en protéger, entre la poudre et les parties des outils effectuant le tassement. L'élimination du besoin d'ajouter des lubrifiants est un avantage net. Il est cependant indiqué de lubrifier les outils de tassement,

comme dans la technique antérieure, pour réduire le frottement entre la poudre et les pièces des outils.

Avant le tassement d'un alliage de poudre métallique, on -ajoutait à la poudre dans la technique antérieure des liants, comme des liants résineux, pour maintenir ensemble les particules de poudre. La présente poudre d'alliage peut être mise en œuvre sans utilisation de liants si on le désire, et de ce fait, elle est avantageuse par rapport à une grande partie de la technique antérieure.

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La poudre est préchauffée, avant le tassement, à une température essentiellement uniforme pour faciliter la liaison de la poudre dans des conditions de déformation plastique. De telles températures doivent être inférieures à la température de soli-dus de l'alliage de sorte qu'aucune fusion commençante ne se 5 produise. Par fusion commençante, on indique qu'aucune condition initiale de fusion n'est présente. La température doit en général être d'au moins 260 °C (533 °K) et est comprise de préférence entre 343 et 566 °C (616 à 839 °K). L'atmosphère de préchauffage peut être l'air, un vide, de l'azote, ou une quel- 10 conque autre atmosphère appropriée. La poudre peut être préchauffée dans un conteneur alors qu'elle est peu tassée c'est-à-dire pas plus que légèrement tassée dans le conteneur, ou elle est peut être préchauffée après avoir été pressée jusqu'à une densité suffisante pour être manipulée comme produit compact. 15 Les matrices, comme les matrices de forgeage, peuvent être utilisées pour préchauffer la poudre qui y est placée. De préférence, la poudre est préchauffée à l'extérieur de l'équipement de tassement.

La poudre peut être tassée par des étapes de tassement in- 20 termédiaires, ou de préférence par une opération en une étape, pour obtenir le produit travaillé fini d'une densité prédéterminée proche de 100% et d'au moins 99 %. Si l'opération est effectuée en une étape, la poudre doit être maintenue au-dessus d'une température minimale d'au moins 260 °C (533 °K), né- 25 cessaire pour faciliter la liaison et la déformation plastique de la poudre. La poudre peut être tassée jusqu'à des formes et des densités intermédiaires, avec des étapes de chauffage intermédiaires alternées avant d'atteindre la densité prédéterminée d'au moins 99% du produit travaillé fini. 30

Lorsqu'on effectue une opération en une étape, on effectue de préférence le tassement de la poudre par forgeage dans des matrices fermées. Les matrices fermées peuvent être munies d'un dégagement de détente pour permettre l'évacuation de 35 l'excès de métal pendant l'étape de forgeage. On pense que la poudre peut également être tassée et travaillée (plastiquement déformée) par extrusion, et cela fait partie du domaine de cette invention. Le tassement de la poudre est effectué à une température élevée suffisante pour faciliter la liaison, que le tassement 40 se fasse en une ou plusieurs étapes. Un tel tassement à chaud de la poudre peut en outre être aidé en utilisant des outils chauffés.

Un avantage de la présente invention est qu'aucun frittage de l'alliage en poudre n'est nécessaire dans une opération séparée pour obtenir un article métallique ayant les caractéristiques 45

désirées. Ainsi, le procédé est donc moins complexe que les procédés de la technique antérieure nécessitant un frittage.

Un article préparé à partir de l'alliage en poudre à base d'aluminium obtenu selon le procédé de la présente invention a un coefficient de dilatation thermique de moins de 19,8 X 10-6 cm/cm/ °C sur un intervalle de —18 à +121 °C (255 à 394 °K) et une résistance mécanique relativement élevée à des températures supérieures à 205 °C (478 °K) et une densité supérieure à 99%. L'article peut être ensuite usiné pour obtenir sa forme finale. Aucun traitement thermique ultérieur n'est normalement nécessaire. Un traitement thermique ultérieur peut améliorer la ductilité du produit final mais abaisserait également probablement la résistance mécanique globale. Ainsi, l'article métallique de la présente invention a, comme avantage, la possibilité d'être utilisé à l'état tel que forgé sans nécessiter d'autres traitements. Si l'on utilise un conteneur déformable pour contenir la poudre pendant le tassement, comme dans l'opération de forgeage à chaud en une étape, le conteneur peut ensuite être enlevé de l'article formé. Le conteneur peut également faire partie du produit travaillé fini et de ce fait aucune opération d'enlèvement n'est nécessaire.

Pour permettre de mieux comprendre la présente invention, on donne l'exemple suivant:

Exemple

On prépare les alliages représentés dans les tableaux I et II suivants, en alliant les éléments à l'état fondu puis en atomisant l'alliage à une dimension de poudre relativement fine (DMP inférieur à 20 microns). Les alliages des groupes I et II sont atomisés à une température de métal d'environ 771 à 788 °C (1044 à 1061 °K). Le gaz d'atomisation est l'air à une température d'environ 593 °C (866 °K). On introduit ensuite deux groupes d'alliages en poudre dans des conteneurs d'aluminium ayant un diamètre extérieur de 15 cm, un diamètre interne de 13,75 cm et une hauteur interne de 10 ou de 17,5 cm, et on les préchauffe de façon pratiquement uniforme à une température de 371 °C (644 °K) pour le groupe I et de 538 °C (811 °K) pour le groupe II. On effectue le préchauffage dans une atmosphère d'azote en circulation. Chaque conteneur individuel est ensuite pressé à chaud/forgé en une opération à 5250 kg/cm2 dans des outils chauffés pour former des coupelles à parois épaisses d'une hauteur de 14 cm avec une épaisseur de paroi de 3,12 cm et une cavité d'une hauteur de 7,5 cm. On teste les échantillons dans l'état tel que forgé, c'est-à-dire sans aucun traitement thermique après le forgeage.

Tableau I

Propriétés d'alliage forges MP à 589 °K après une exposition de 100 h à 589 °K, comparées à celles d'alliages testés à 589 °K

Alliage (1) Résistance à Limite d'élasticité % d'allongement la traction (déformation de dans 4D kg/cm2 0,2%) kg/cm2

Groupe I - Préchauffé à 644 °K

Al-20Si-4,5 Mn 1708 1638

Al-20Si-3Mn-0,4Fe 1533 (4)

Al-20Si-4Cu-3,4Mn 1666 1526

Al-13Si-3Mn-lFe 1687 1484

(3)

1,5 1,0

Coefficient de dilatation thermique (2) cm/cm/ °C

18.2 X 10~6

17.3 X 10~6 18,9 X 10"6

Groupe II - Préchauffé à 811 °K

Al-20Si-4,5 Mn 1442 1190

Al-20Si-3Mn-0,4Fe 1218 1022

Al-20Si-4Cu-3,4Mn 1388 1099

Al-13Si-3Mn-lFe 1106 938

6,0 15,0 7,0 15,0

15,8 X IO-6 18,5 X 10~6 18,4 X 10~6 19,8 X 10"6

Alliages de comparaison Alliage coulé A(6) Alliage MP B(7) 6061-T6

700 1470 322

280 952 189

10,0 8,0 85,0

19,8 X 10-6 18,4 X 10_6(5) 24,2 X 10_6(8)

5

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Notes:

(1) Pour les alliages des groupes I et II, plus, 0,2% de chacun de Cr, V, Zr et Ti

(2) 293 à 373 °K

(3) Défaillance dans les filetages - Non déterminé

(4) Rupture avant déformation de 0,2%

(5) 293 à 573 %K

(6) Al-12Si-l,0Cu-l,0Mg-2,5Ni, dans Trempe T551

(7) Al-20Si-5Fe-0,2% chaque de Cr, V, Zr et Ti (1000 h d'exposition à 589 °K)

(8) 294 à 366 °K

Tableau II

Propriétés d'alliages forges MP à 478 °K après 100 heures d'exposition à 478 °K par rapport à des alliages de comparaison testés à 478 °K

Alliage (1) Résistance à Limite d'élasticité % d'allongement Coefficient de dilata-

Groupe I - Préchauffé à 644 °K Al-20Si-4,5Mn Al-20Si-3Mn-0,4Fe Al-20Si-4Cu-3,4Mn Al-13Si-3Mn-lFe la traction kg/cm2

3066 1960 3080 2667

(déformation de dans 4D 0,2%) kg/cm2

2800 (3) 2709 2380

1,0

1,0 3,0

tion thermique (2) cm/cm/ °C

18.2 X 10~6

17.3 X 10~6 18,9 X 10-6

Groupe II - Préchauffé à 811 °K

Al-20Si-4,5Mn 2072 1764

Al-20Si-3Mn-0,4Fe 1806 1442

Al-20Si-4Cu-3,4Mn 2093 1589

Al-13Si-3Mn-lFe 1561 1323

5,0 10,5 5,0 15,0

15,9 X 10~6 18,5 X 10~6 18,4 X 10~6 19,8 X 10-6

Alliages de comparaison Alliage coulé A(5) Alliage MPB(6) 6061-T6

1820 2268 1330

1050 1715 1050

2,0 5,5 28,0

19,8 X 10-6 18,4 X 10_6(4) 23,1 X 10_6(7)

Notes

(1) Pour les alliages des groupes I et II, plus 0,2% de chacun de Cr, V, Zr et Ti

(2) 293 à 373 °K

(3) Rupture avant 0,2% de déformation

(4) 293 à 573 °K

(5) Al- 12SÌ-1,0Cu-1,0Mg-2,5Ni, à la trempe T551

(6) Al-20Si-5Fe-0,2 de chaque de Cr, V, Zr et Ti (exposition de 100 h à 478 °K)

(7) 294 à 366 °K

Les tableaux I et II démontrent la combinaison remarquable de résistance mécanique élevée à température élevée et de faible coefficient de dilatation thermique des objets faits à partir de45 l'alliage en poudre à base d'aluminium de la présente invention. On compare les propriétés mécaniques à 589 °K après 100 heures d'exposition à 589 °K et à 478 °K après 100 heures d'exposition à 478 °K pour ces alliages. On notera que tous les alliages de la présente invention offrent une résistance mécanique supé- 50 rieure aux deux températures et un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui de l'alliage coulé A qui est souvent utilisé pour couler des pistons d'automobile. En outre, les alliages sont en général plus résistants que l'alliage B qui est préparé par des techniques de métallurgie des poudres et qui a une température d'atomisation supérieure à 1144 °K. La composition de l'alliage B est similaire aux compositions de la présente invention, à l'exception de l'absence de quantités significatives de Mn et de la présence d'un excès de Fe dans l'alliage B. Les résultats indiqués pour certaines propriétés métalliques d'un alliage forgé classique 6061-T6 fournissent une base pour la comparaison des propriétés.

Tableau III

Effet de l'addition d'éléments mineurs sur les propriétés de traction à 589 °K sur les alliages Al-20Si-4,5Mn Forges MP

Alliage

Préchauffé à 644 °K

Autres additions Cr Ti V Zr

Propriétés de traction R.T. L.E. (kg/cm2) (kg/cm2)

% d'al. dans 4D

%de striction

C

-

-

-

-

1750

1414

2,0

1

D

0,2

0,2

—

1750

1596

(1)

—

E

0,2

0,2

0,2

0,2

1708

1638

(1)

-

Préchauffé à 811 °K

C

-

—

—

1526

1367

3,0

3

D

0,2

0,2

—

1568

1302

6,5

8

E

0,2

0,2

0,2

0.2

1442

1190

6,0

6

626 406

6

Notes:

(1) Défaillance dans les filetages R.T.: résistance à la traction L.E.: limite d'élasticité Al.: Allongement

Tableau IV

Effet de l'addition d'éléments mineurs sur les propriétés de traction à 478 °K d'alliages Al-20Si-4,5Mn forgés MP

Autres additions

Propriétés de traction

Alliage

Cr

Ti

V

Zr

R.T.

L.E.

% d'al.

%de

(kg/cm2)

(kg/cm2)

dans 4D

striction

Préchauffé à 644 °K

C

—

-

—

2709

2471

1,0

1

D

0.2

0,2

-

2702

(1)

—

—

E

0,2

0,2

0.2

0,2

3066

2800

0,5

-

Préchauffé à 811 °K

C

—

—

—

—

1988

1694

6,0

7

D

0,2

0,2

—

—

2114

1792

6,5

8

E

0,2

0,2

0,2

0,2

2002

1764

5,0

6

Notes:

(1) Rupture avant 0,2% de déformation

Les tableaux III et IV illustrent l'effet de l'addition des éléments Cr, V, Zr et Ti par exemple sur les alliages contenant 20% de silicium et 4,5 % de manganèse. Les éléments mineurs

25

30

semblent avoir un effet relativement faible sur la résistance mécanique à 589 °K après 100 heures d'exposition et à 478 °K après 100 heures d'exposition. Les éléments mineurs peuvent donner une meilleure ductilité, notamment pour les matériaux préchauffés à températures supérieures. La température d'atomisation pour les alliages C, D et E est d'environ 1044 à 1089 °K.

C