Investigation des traitements appropriés pour l’optimisation des propriétés mécaniques d’alliages métalliques destinés à l’industrie automobile

Abstract

La présente étude porte sur une investigation des effets d’éléments d’addition tels que Mg et Cu, ainsi que des effets de traitements thermiques, de types T5 et T6, sur les propriétés microstructurales et mécaniques des alliages eutectiques et hypo-eutectiques Al-Si, destinés à l’industrie automobile. Ces alliages se repartissent en trois groupes différents, notamment le Al-11.9%Si en poids (noté AS13 ou B413), le Al-11.67%Si-0.22%Mg en poids (noté AS10G) et le Al-7.2 %Si-0.44%Mg en poids (noté AS7G06 ou A356). Dans le but de mener une étude comparative, trois groupes d’alliages correspondant à différents états, ont été investigués, à savoir: 1) l’état brut de coulée, afin de remonter à certains détails sur l’étape de la solidification; 2) l’état résultant d’un traitement T6, qui est le plus fréquemment utilisé en industrie et qui consiste en une mise en solution à 540°C pendant 10h, suivie d’une trempe à l’eau froide, puis de traitements de revenu à 160°C ou à 230°C pendant 4h; 3) l’état résultant d’un traitement T5 à haute température, qui consiste en un recuit isotherme aux températures de 300°C, 400°C, 450°C et 500°C pour des temps de maintien variant entre 0.5h et 8h. Le but de ces deux types de traitements thermiques étant de détecter un pic de dureté et de comparer lequel des deux correspondrait à une amélioration optimale des propriétés de traction, sachant que ces dernières sont toujours compromises après une augmentation de dureté. Différentes techniques de caractérisations pour mener à bien l’examen microstructural de nos échantillons, à savoir: la microscopie optique, la microscopie électronique à balayage (MEB) dotée d’un analyseur de rayons X par dispersion d’énergie (EDX), ainsi que la diffractométrie des rayons X. Quant aux essais mécaniques, ils ont été effectués en utilisant un microduromètre Vikers, un duromètre Brinell et une machine de traction. Par ailleurs, une semi-quantification, des spectres des rayons X, a été réalisée en utilisant le logiciel HighScore plus, dans le but d’estimer les quantités de précipités et des composés intermétalliques formés après chaque traitement. Le pic de dureté, le plus important, est observé après le traitement T5, à T= 500°C pendant 5h, pour les trois groupes d’alliages. Il s’avère, par ailleurs, que l’amélioration des propriétés mécaniques, de dureté et de traction, est beaucoup plus prononcée dans l’alliage AS10G, que dans les alliages B413 et A356. Ce comportement est interprété en termes d’accroissement du taux de Mg Si formé entre l’état bien même l’alliage brut de coulée et l’état résultant d’un traitement T5. En effet, quand A356 contient une teneur double en Mg, la variation de sa quantité en Mg 2 2 Si formée, après traitement T5, est moins importante que celle formée dans l’alliage AS10G