Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Philippe CHOMEL : Docteur d’État - Professeur honoraire à l’Institut national des sciences appliquées de Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
Présenter les familles d’alliages métalliques en quelques pages, en vue de leur choix dans des projets de conception de pièces mécaniques, amène à quelques partis pris réducteurs :
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une liste exhaustive des alliages disponibles est exclue, et le lecteur ne trouvera que quelques exemples éclairant la présentation ; par contre, la bibliographie et la documentation Sélection des matériaux métalliques- Désignation et [BM 5 075] ouvrent des accès aux sources ;
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les atouts du métal de référence de chaque famille seront indiqués brièvement ; puis des indications portant sur les aspects microstructuraux, les propriétés mécaniques, et certaines utilisations des alliages seront présentées. Mais il ne s’agit pas ici de donner un catalogue exhaustif des applications possibles ;
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la place des aciers, traités en premier, est en rapport avec leur position dominante ; puis les alliages d’aluminium et les alliages de cuivre, bien implantés, suivent. Les alliages de magnésium et de titane sont moins bien connus, mais porteurs d’avenir. Parmi les autres familles, des orientations plus spécifiques apparaissent : alliages de nickel et de cobalt, alliages à fonctions particulières (bas point de fusion, métaux précieux, réfractaires, matériaux nucléaires), dont certaines sont encore peu répandues et moins connues (alliages à mémoire de forme, amorphes métalliques). Enfin, les composites à matrice métallique sont susceptibles de prendre de l’importance : ils illustrent d’ailleurs assez bien la démarche de « construction » d’une microstructure optimisant les propriétés mécaniques ;
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la désignation des alliages métalliques reste encore un combat pour tous ceux — élaborateurs, transformateurs, scientifiques, marchands, utilisateurs — qui y sont intéressés. Faut-il privilégier la composition, certaines caractéristiques mécaniques, les habitudes nationales, voire américaines, les noms commer- ciaux ? Dans le cas présent, l’Europe communautaire s’applique à créer une nomenclature Euronorme, avec les textes de 1992 pour les aciers, et ceux en développement pour les non-ferreux. Le lecteur trouvera dans le présent texte, autant que possible, la désignation symbolique européenne précédée de EN ; toutefois, on l’accompagnera parfois des désignations anciennes. Un article Sélection des matériaux métalliques- Désignation est consacré à la présentation abrégée de la normalisation.
Selon l’usage, les concentrations en éléments d’alliage sont données en concentration massique, sauf mention explicite d’une concentration atomique. Tous les matériaux étant considérés à l’état solide, on utilisera la grandeur « densité » plutôt que la masse volumique. Les principales propriétés mécaniques énoncées sont la limite élastique conventionnelle Re et la résistance mécanique conventionnelle Rm , ainsi que l’allongement relatif réparti à la rupture A, la dureté Vickers HV, Brinnel HB ou Rockwell C HRC, la limite de fatigue ou d’endurance σD , et, en fluage, la contrainte à la rupture σr en un temps donné (1 000 h, par exemple), la ténacité
et la résilience KCU ou KCV.
Cet article se présente comme un complément de l’article « Propriétés thermomécaniques des matériaux métalliques » du traité Génie mécanique des Techniques de l’Ingénieur [101].
Pour éviter une surcharge de cet article, les sources documentaires ne seront en général pas mentionnées : elles proviennent des textes cités par ailleurs dans la bibliographie (cf. ), et notamment du traité « Matériaux métalliques » des Techniques de l’Ingénieur.
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Alliages de titane4. Alliages de magnésium
4.1 Atouts du magnésium
Le magnésium est d’abord le plus léger des métaux industriels (ρ = 1,74) soit les 2/3 de la densité de l’aluminium. Sa production mondiale est d’environ 380 000 tonnes (1998). À son bas point de fusion (Tf = 650 oC) sont associés un faible module d’élasticité (E = 45 GPa, mais E /ρ = 26 comme pour Al ou les aciers), et un fort coefficient de dilatation thermique (α = 25 · 10 – 6/ K proche de celui de l’aluminium).
Si sa conductivité électrique est excellente, sa mauvaise résistance à la corrosion le fait écarter des applications électriques. Sa conductivité thermique est très moyenne [λ = 155 W/(K · m)]. Son affinité pour l’oxygène est grande (il s’enflamme vers 300 oC sous forme finement divisée ce qui exige des précautions en usinage). Sa couche d’oxyde résiste mal à l’air humide, et il lui faut une protection. L’usinabilité est la meilleure par rapport à tous les autres matériaux métalliques.
Il présente la particularité d’être un très bon amortisseur de vibrations : le coefficient de perte de Mg coulé pur, ou avec un peu de Si ou de Zr, atteint une valeur de 0,5, surpassant les fontes grises.
Le magnésium présente la structure hexagonale compacte HC (paramètres a = 0,32 nm, c = 0,52 nm et c /a = 1,62 très proche du rapport idéal 1,633). Cela entraîne que le nombre de systèmes de glissement pour les dislocations est faible et que l’orientation de la contrainte joue un rôle important pour la déformation du monocristal. Pour le magnésium industriel, polycristallin, cela se traduit par une forte consolidation à l’ambiante et à basse température. La mise en forme par déformation sera possible seulement aux températures supérieures à 200 oC.
La basse température de fusion et la bonne coulabilité du magnésium et de ses alliages en font un matériau qui est à 80 % un produit de fonderie.
HAUT DE PAGE4.2 Les alliages
Le magnésium non allié a de piètres propriétés...
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