Présentation
RÉSUMÉ
L'aluminium est le premier des métaux non ferreux et le deuxième de tous les métaux. Cet article présente sa production en deux étapes, l'extraction de l'alumine de la bauxite puis l'électrolyse, et montre comment l'alliage et les traitements thermiques ou mécaniques permettent d'atteindre des résistances comparables à celles des aciers. Il décrit les huit familles d'alliages, corroyés et de fonderie, leurs caractéristiques physiques, mécaniques et de corrosion, ainsi que les procédés de mise en œuvre, d'assemblage et de traitement de surface. Il aborde enfin les enjeux environnementaux de la filière : intensité énergétique de la production primaire, voies de décarbonation et recyclage.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
L'aluminium est le métal le plus abondant de l’écorce terrestre et le troisième élément constitutif après l’oxygène et le silicium. Sa grande affinité pour l’oxygène, qui le maintient à l’état combiné dans les minerais, a longtemps empêché son obtention à l’état métallique. Son exploitation industrielle n’a débuté qu’au XIX e siècle, avec la maîtrise de l’électrolyse. La production mondiale, qui a atteint près de 73 millions de tonnes de métal primaire en 2024, le situe au premier rang des métaux non ferreux et au deuxième rang de l’ensemble des métaux, derrière l’acier.
Sa fabrication comporte deux étapes : l’extraction de l’alumine contenue dans la bauxite, puis l’électrolyse de cette alumine pour obtenir le métal. À l’air, l’aluminium se couvre d’une fine couche d’alumine qui le protège de l’oxydation. Sa légèreté et son inaltérabilité, recherchées dans l’aéronautique et les transports, expliquent son intérêt industriel. Sa masse volumique, environ trois fois inférieure à celle de l’acier, le classe parmi les métaux légers. L’addition d’éléments formant avec lui des solutions solides lui confère des résistances mécaniques comparables à celles des aciers trempés. Selon qu’ils interviennent comme additif principal, additif secondaire ou simple impureté, ces éléments modifient sensiblement les caractéristiques de l’alliage final.
Les propriétés d’usage sont ensuite ajustées par des traitements thermiques et mécaniques (durcissement structural, trempe, revenu, maturation, écrouissage) choisis selon les performances visées. Le métal se prête à l’ensemble des procédés de corroyage et de fonderie, accepte de nombreux traitements de surface, dont l’anodisation et le laquage, et se soude aisément lorsque l’assemblage est homogène. Il est par ailleurs recyclable sans perte de propriétés, son recyclage ne consommant qu’environ 5 % de l’énergie nécessaire à la production de métal primaire, propriété déterminante au regard des enjeux actuels de décarbonation.
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MOTS-CLÉS
alliages d'aluminium | aluminium | durcissement structural
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RÉFÉRENCE BIBLIOGRAPHIQUE
L'aluminium
Sources bibliographiques
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