FR2496702A1 - Produit ouvre d'alliage a base d'aluminium contenant des phases intermetalliques affinees, sa preparation et son utilisation - Google Patents

Abstract

PRODUIT OUVRE D'ALLIAGE D'ALUMINIUM, CARACTERISE EN CE QUE L'ALLIAGE CONTIENT DE 0,5 A 10 EN POIDS DE MG, DE 0 A 0,35 EN POIDS DE CR, AU MOINS 0,005 EN POIDS DE SR, MOINS DE 1 EN POIDS DE FE, 3,5 EN POIDS AU MAXIMUM DE ZN, 1 EN POIDS AU MAXIMUM DE CU, 0,3 EN POIDS AU MAXIMUM DE TI, LE RESTE ETANT DE L'ALUMINIUM ET DES IMPURETES ACCIDENTELLES, ET EN CE QUE L'ALLIAGE COMPREND EN OUTRE, SOIT: A.0,1 A 1,6 EN POIDS DE MN ET 1 EN POIDS AU MAXIMUM DE SI, ET LE PRODUIT A AU MOINS UNE PHASE INTERMETALLIQUE DU TYPE CONTENANT AL-FE-SI, AL-FE-MN ET AL-FE-MN-SI, OU AU MOINS L'UNE DE CES PHASES EST AFFINEE; SOIT B.0,3 EN POIDS AU MAXIMUM DE MN ET 0,3 EN POIDS AU MAXIMUM DE SI LIBRE, ET LE PRODUIT A UNE PHASE INTERMETALLIQUE DU TYPE CONTENANT AL-FE A L'ETAT AFFINE. LES ALLIAGES OBTENUS PRESENTENT DIFFERENTES CARACTERISTIQUES QUI LES RENDENT APPROPRIES A DIFFERENTS TYPES D'APPLICATION, ET EN PARTICULIER LE PRODUIT DE LA PARTIE A EST PARTICULIEREMENT UTILE COMME SUBSTRAT POUR DISQUE DE MEMORISATION.

Description

Cette invention concerne des alliages d'aluminium et elle concerne plus

particulièrement les produits ouvrés en alliage d'aluminium, comme des tôles, que l'on peut former

en substrats pour disques de mémorisation, par exemple.

Dans la fabrication des substrats en alliage d'aluminium pour les disques de mémorisation, les substrats sont normalement et souvent usinés des deux côtés avant

application d'un revêtement qui agit comme milieu de mémo-

risation..On verra que, pour l'utilisation comme substrats

pour disques de mémorisation, la surface doit être extrême-

ment lisse pour ne pas gêner les revêtements et la conser-

vation de l'information. Normalement, l'information est emmagasinée sur le revêtement par des impulsions électriques ou des taches magnétisées ou la présence ou l'absence de celles-ci représente les données et en conséquence, on voit que des irrégularités de la surface peuvent gêner l'aptitude du revêtement à retenir les données de façon précise. L'étape d'usinage mentionnéen'est pas sans problèmes. Par exemple, dans certains des alliages utilisés, les constituants insolubles présentent des problèmes du point de vue de l'usinage, entraînant un taux de rejet élevé pour les substrats. C'est-a-dire qu'on a trouvé que dans certains alliages à base d'aluminium, des constituants insolubles comme les constituants ou phases Al-Fe-Mn-Si forment des particules de dimensions assez importantes, parfois supérieures à 1 micron, et gênent l'opération d'usinage, en particulier celle nécessaire dans la préparation des substrats pour disques de mémorisation. Ces constituants peuvent gêner l'opération d'usinage en butant sur l'outil de coupe et en étant éliminés ou entraînés avec les débris quittant la surface usinée. Dans l'un ou l'autre cas, cela nuit à l'uniformité désirée. On pense en outre, que lorsqu'une surface usinée est décapée, les gros constituants gênent

l'uniformité du décapage.

Même si l'on a trouvé que la surface s'usine de façon adéquate, il peut y avoir des cas o le revêtement

ou la sous-couche nécessaire au revêtement subit des inter-

férences à un degré qui affecte la conservation des données dans le revêtement. On pense que l'interférence résulte des phases ou constituants intermétalliques relativement gros, comme indiqués précédemment. On peut donc voir que ces phases ou constituants doivent être fournis dans un état affiné ou modifié qui libère de ces conditions.

On a en outre trouvé que ces problèmes ou des pro-

blèmes similaires peuvent se poser quand des alliages à base d'aluminium sont anodisés pour être utilisés comme garnitures intérieurespoliessur les automobiles. C'est-à-dire que ces constituants intermétalliques peuvent résister au traitement de décapage et d'anodisation, donnant des trous ou des taches non anodisés par le revêtement anodique protecteur, ce qui peut évidemment gêner de façon importante la durée de vie utile de la garniture. Ainsi à nouveau, on peut voir qu'il est très important d'obtenir les phases intermétalliques ou les constituants insolubles dans un état affiné ou modifié qui évite ces problèmes. De même, lors de la formation de fil fin, comme un fil pour tamis, les grosses particules gênent

l'opération de formage. C'est-à-dire que les grosses parti-

cules peuvent provoquer des problèmes important de rupture lors de l'étirage. Il est entendu que les problèmes auxquels on s'est référé ont été utilisés plus pour des raisons

d'illustrations et qu'il existe de nombreuses autres appli-

cations o des constituants de granulométrie relativement importante gênent l'utilisation de l'alliage d'aluminium particulier. La présente invention fournit un produit ouvré d'alliage à base d' aluminium ayant une phase intermétallique ou un constituant insoluble affiné ou modifié, qui peut être usiné jusqu'à une uniformité convenant pour l'utilisation

comme substrats de disques à mémorisation, par exemple.

En outre, les produits d'alliage à base d'aluminium, par

exemple les produits extrudés ou du type tôle, selon l'in-

vention, ont en outre des caractéristiques d'anodisation

améliorées.

Selon l'invention, il est fourni un produit d'alliage d'aluminium ouvré, o l'a 1 1 i a g 'e comprend de 0,5 à 10 % en poids de Mg, de 0 à 0,35 % en poids de Cr, au moins 0,005 % en poids de Sr, moins de 1 % en poids de

Fc, 3,5 % en poids au maximum de Zn, 1 % en poids au maxi-

mum de Cu, 0,3 % en poids au maximum de Ti, le reste étant de l'aluminium et des impuretés accidentelles, et o l'alliage comprend en outre, soit: (a) 0,1 à 1,6 % en poids de Mn et 1 % en poids au maximum de Si, et le produit comprend au moins une phase intermétallique du type contenant AFe-Si, Al-Fe-Mn et Al-Fe-Mn-Si, oC au moins une de ces phases est affinée; soit (b) 0,3 % en poids au maximum de M4n et 0,3 % au

maximum en poids de Si libre, et le produit a une phase inter-

métallique du type contenant Al-Fe dans un état affiné.

Il est également fourni selon l'invention un procédé de production d'un produit ouvré d'alliage d'aluminium, comprenant les étapes consistant:

(1) A préparer une masse d'alliage à base d'alu-

minium o l'alliage contient de 0,5 à 10 % en poids de Mg, de 0 à 0,35 % en poids de Cr, au moins 0,005 % en poids de Sr, moins de 1 % en poids de Fe, 3,5 % en poids au maximum de Zn, 1 % en poids au maximum de Cu, 0,3 % en poids au maximum de Ti, le reste étant de l'aluminium et des impuretés accidentelles et o l'alliage comprend en outre 0,1 à 1,6 % en poids de Mn et 1 % au maximum de Si, et le produit a au moins une phase intermétallique du type contenant Al-Fe-Si, Al-Fe-Mn et' Al-Fe-M4n-Si, o au moins l'une de ces phases est affinée; (2) A chauffer la masse jusqu'à une température qui n'est pas supérieure à 595 C, et (3) A ouvrer ledit corps pour produire un produit

ouvré d'alliage d'aluminium ayant au moins une phase inter-

métallique du type contenant Al-Fe-Si, Al-Fe-Mn et Al-Fe-Mn-

Si, o au moins l'une de ces phases est affinée.

Sur les dessins annexes: La Figure 1 est une micro-photographie (500X) d'une t8ôle d'alliage à base d'aluminium montrant les particules constituantes de Al-Fe-Mn-Si qui gênent les possibilités

d'usinage de la tôle.

La Figure 2 est une micro-photographie d'une tôle d'alliage à base d'aluminium selon la Figure 1 dont les particules constituantes ont été affinées ou modifiées, la tôle ayant des caractéristiques d'usinage amélioréeset convenant particulièrement pour la préparation de substrats

de disques à mémorisation.

La Figure 3 est une micro-photographie (SOOX) de l'alliage à base d'aluminium de la Figure 2, mais la tôle

est fournie à un calibre plus fin.

La Figure 4 est un diagramme de phase montrant la relation des phases intermétalliques et des compositions d'un alliage à base d'aluminium contenant 0,2 % en poids de Fe,

après une période de trempe à 1100C.

Dans certains alliages à base d'aluminium, en raison des progrès dans la technologie dans laquelle l'alliage est utilisé, il est devenu nécessaire d'affiner la dimension des particules constituantes pour permettre l'utilisation de la nouvelle technologie. Par exemple, dans la technologie de

mémorisation sur disques, des efforts ont été faits pour aug-

menter la quantité de données qui peuvent/mémorisées sur un seul disque et s'écarter des milieux traditionnellement utilisés pour la conservation de façon à éviter certains problèmes. Des efforts ont été faits pour s'écarter du milieu

de mémorisation du type oxyde de fer pour augmenter la résis-

tance du milieu aux éraflures. De fines couches superfi-

cielles de cobalt ont par exemple été essayées de façon satisfaisante afin de déterminer leur aptitude à de telles applications. Des applications d'une couche de milieu de mémorisation, comme de l'oxyde de fer, sur un substrat et d'aluminium nécessite une technologie différente/aes couches plus épaisses que celles utilisées pour l'application de la fine couche de cobalt, par exemple. Le milieu d'oxyde de fer est appliqué par exemple aux substrats sous forme d'une bouillie ou dispersé dans un liant plastique, alors que le placage ou les autres formes de dépôts,par exemple le dépôt sous vide ou sous forme de vapeur, peuvent être utilisés pour appliquer de fines couches métalliques comme les fines couches de cobalt. En outre, les fines pellicules métalliques sont très sensibles ausdéfauts de la surface du substrat d'aluminium auquel elles sont appliquées. Par exemple, de grosses particules constituantes peuvent gêner le placage ou le dépôt de la fine couche métallique. Egalement, comme indiqué précédemment, les grosses particules peuvent gêner l'uniformité du poli que l'on peut obtenir sur le substrat d'aluminium par usinage, qui est elle-même reflétée par l'irrégularité de la fine pellicule métallique déposée sur le substrat. Il faut se souvenir que des particules, par exemple des particules de poussière d'environ 0,3 pm,

peuvent gêner l'efficacité de la tête utilisée pour enregis-

trer ou lire les données contenues dans la couche de milieu, en particulier quand la couche de milieu est formée d'une fine couche métallique. En conséquence, on verra pourquoi il est si important de minimiser l'irrégularité sur la surface. du

substrat d'aluminium sur lequel on dépose la couche.

De même, on rencontre de tels problèmes avec les grosses particules constituantes au cours de l'anodisation

des alliages d'aluminium organisés pour les garnitures auto-

mobiles, par exemple. C'est-à-dire que les particules consti-

tuantes sur ou près de la surface peuvent réagir ou s'oxyder totalement différemment du matériau environnant, ce qui donne des défauts dans le revêtement anodique. Ces défauts peuvent nuire à la résistance à la corrosion du revêtement anodique sur la garniture. Ainsi, dans les deux exemples donnés, on

verra que l'on évite pour le mieux ces types de particules.

La Figure 1 est une micro-photographie d'un alliage à base d'aluminium que l'on a utilisé pour des substrats pour

disques de mémorisation o la c o u c h e de mémori-

sation consiste en particulier en oxyde de fer appliqué par le procédé en suspension. Sur les micro-photographies, la distance entre les droites verticales représente 1 pm dans la microstructure de l'alliage. L'alliage contient 0,20 % en poids de Fe, 0,11 % en poids de Si, 0,37 % en poids de Mn, 4,06 % en poids de Mg, 0,02 % en poids de Cu, 0,08 % en poids de Cr, 0,02 % en poids de Zn et 0,01 % en poids de Ti, le reste étant de l'aluminium et des impuretés. Cependant, comme on peut le voir sur la micro-photographie, il se produit dans le métal des particules constituantes Al-Fe-Mn-Si assez grosses. Certaines des particules ont une dimension de

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l'ordre d'environ 1 pm, ce qui comme indiqué précédemment peut gêner l'usinage et en conséquence peut nuire au

milieu de mémorisation.

La Figure 2 représente une micro-photographie d'une tôle d'aluminium ouvrée, convenant particulièrement

pour des substrats de disques de mémorisation, selon llin-

vention. L'alliage de la figure 2 contient 0,22 % en poids de Fe, 0,18 % en poids de Si, 0,40 % en poids de Mn, 3,85 % en poids de Mg, 0,08 % en poids de Cr, 0,033 % en poids de Sr, 0,02 % en poids de Zn, 0,03 % en poids de Cu et 0,01 %

en poids de Ti, le reste étant de l'aluminium et des impu-

retés accidentelles. L'examen de la micro-photographie

montre l'absence de particules constituantes ayant une di-

mension comparable à celle représentée sur la Figure 1.

C'est l'absence de particules relativement grosses pouvant gêner l'usinage qui donne à la tôle ouvrée représentée sur la Figure 2 des caractéristiques supérieures. C'est également l'absence de grosses particules qui rend le produit tout à fait approprié pour des substrats comme ceux utilisés dans les disques de mémorisation, en particulier quand le milieu de mémorisation est une fine couche ou pellicule d'un

matériau métallique qui est plaqué ou déposé sur le substrat.

En outre, dans les compositions ou alliages selon l'inven-

tion, l'absence de ces grosses particules rend le produit extrudé, par exemple les garnitures automobiles, ainsi que

les tôles, particulièrement appropriés pour l'anodisation.

Les tôles des figures 1 et 2 ont été laminées à une épaisseur de 4,11 mm. Cependant, même quand la tôle de la Figure 2 est laminée à une épaisseur de 2,08 mm, elle garde encore sa structure affinée ou modifiée, comme le montre

l'examen de la micro-photographie de la figure 3.

Quand on désire un produit ouvré selon un mode de réalisation de l'invention, l'alliage peut comporter essentiellement de 0,5 à 9 % en poids de Mg, de 0,1 à 1,4 % en poids de Mn, de 0 à 0,25 % en poids de Cr, de 0,005 à 2,5 % en poids de Sr, moins de 1 % en poids de Fe, 1 % en poids au maximum de Si, 3,5 % en poids au maximum de Zn, 1 % en poids au maximum de Cu, le reste étant de l'aluminium

et des impuretés accidentelles.

Le magnésium est ajouté ou prévu dans cette caté-

gorie d'alliages d'aluminium principalement pour des raisons de résistance mécanique et est de préférence maintenu dans

l'intervalle de 0,5 à 5,6 % en poids. Le magnésium est égale-

ment utilisable car il permet mieux la formation d'une fine

dimension de grains d'aluminium dans l'alliage ce qui évi-

demment améliore l'aptitude au formage. On notera cependant que des niveaux supérieurs-de magnésium peuvent conduire à

des problèmes de fabrication. Il est donc important d'équi-

librer les résistances mécaniques désirées vis-à-vis des problèmes existant en cours de fabrication. En ce qui concerne l'usinage, les taux supérieurs de magnésium en solution solide favorisent l'aptitude à l'usinage. Les alliages

d'aluminium ayant les plus médiocres caractéristiques d'usi-

nage ont une faible teneur en alliage et sont généralement à l'état recuit ou le plus mou. Inversement, augmenter la concentration en alliage, les traitements de travail à froid, de mise en solution et de vieillissement, entraînent un poli superficiel amélioré en durcissant l'alliage, en réduisant l'adhérence du métal aux outils et en réduisant le nombre d'ébarbures. C'est-à-dire que ces additions ou traitements améliorent l'aptitude à l'usinage. Ainsi, pour usiner les substrats d'aluminium pour des disques de mémorisation, il est indiqué de maintenir la teneur en magnésium entre environ 3,5 et 5,5 % en poids. Quand l'application est un fil pour tamis d'aluminium, qui est étiré jusqu'à un très fin diamètre, la teneur en magnésium doit être de 4,5 à 5,6 % en poids et quand l'application consiste en extrémités facilement ouvertes en aluminium pour des récipients de boisson ou des objets similaires, la teneur en magnésium doit être contenue entre 4 et 5 % en poids. Bien que des teneurs supérieures en magnésium aient été-mèntionnées dans un but de représentation,

des valeurs inférieures en magnésium sont également impor-

tantes dans certaines applications comme les alliages utilisés

dans les conteneurs rigides, les garnitures pour automo-

biles, les produits architecturaux, les camions et les véhicules pour chemins de fer et sont considérées comme

faisant partie du domaine de l'invention.

En ce qui concerne la teneur en manganèse, elle peut aller jusqu'à 1,4, 1, 6, ou 1,8 % en poids mais elle est maintenue de préférence à moins de 1 % en poids et elle est typiquement maintenue dans l'intervalle de 0,1 ou 0, 2 à 0,8 % en poids. Le manganèse est un élément formant des dispersoldes. C'est-à-dire que le manganèse est un élément qui est précipité sous forme de petites particules par les traitements thermiques et a, comme un de ses intérêts, un

effet de renforcement. Le manganèse peut former des disper-

soldes consistant en Al-Mn, Al-Fe-Mn et Al-Fe-Mn-Si. Ainsi, dans certains alliages contenant du magnésium o l'on désire augmenter la résistance à la corrosion, on peut diminuer la teneur en magnésium et ajouter du manganèse en ne perdant pas de résistance mécanique mais en obtenant une résistance accrue à la corrosion. De même, le chrome peut avoir l'avantage d'améliorer la résistance à la corrosion, en particulier la corrosion par contrainte. Le chrome peut également se combiner avec le manganèse en donnant davantage de dispersoldes qui, comme indiqué précédemment, peuvent augmenter la résistance

mécanique. Le chrome peut également avoir un effet en influen-

çant l'orientation préférée en ce qui concerne la formation d' anses, dans des coupelles par exemple. Il est entendu que la formation d'anses est nuisible car elle entraîne un gaspillage de métal. De préférence, la teneur en chrome ne doit pas dépasser 0,25 % en poids pour la plupart des applications

pour lesquelles on peut utiliser les alliages de l'invention.

La solubilité à l'état solide du fer dans l'aluminium est très faible et est de l'ordre d'environ 0,04 à 0,05 % en poids, en lingot. Ainsi, normalement une grande partie du fer présent se trouve généralement dans les alliages d'aluminium sous forme d'un constituant insoluble en combinaison avec d'autres éléments comme le manganèse et le silicium par exemple. Les exemples de telles combinaisons sont Al-Fe-Mn, Al-Fe-Si et Al-Fe-Mn-Si. On verra que ces élements dans ces combinaisons peuvent être présents selon diverses quantités stoechiométriques. Par exemple, Al-FeSi peut être présent sous forme de All Fe3Si et Al9Fe2Si2 qui sont considérés comme phases se produisant le plus e couramment. Egalement, AlFe-Mn peut être présent sous forme de Ai6 (FexMn1x), o x est un nombre supérieur à 0 et inférieur à 1. En ce qui concerne Al-Fe-Mn-Si, cette combinaison peut être présente sous forme de Ai (Fe Mn si 12 x1-3 o x est un nombre supérieur à 0 et inférieur à 1. Il faut noter que ces constituants sont considérés comme étant les phases intermétalliques que l'on trouve plus couramment dans ces types d'alliages. Il doit cependant être entendu que d'autres éléments comme Cu, Ti, Cr, etc, peuvent apparaître

ou entrer dans les phases intermétalliques mentionnées ci-

dessus en quantités mineures, généralement par substitution d'une partie de Fe ou Mn. Ces phases intermétalliques font également partie du domaine de l'invention. Ces constituants insolubles tendent à s'agglomérer et à former des particules relativement larges comme les constituants Al-Fe-MnSi que

l'on peut voir sur la Figure 1, dont certains ont approxima-

tivement 1Jsm de longueur. Comme indiqué précédemment, ce sont ces constituants insolubles plus gros qui sont si indésirables du point de vue de l'aptitude à l'usinage et de l'aptitude au formage. Il faut cependant se souvenir que le fer a un effet intéressant en tant que produit d'affinage des grains, ce qui évidemment améliore les aptitudes à l'usinage et au formage. En outre, il doit être entendu que le fer est normalement présent dans la plupart des alliages en aluminium, principalement d'un point de vue économique. C'est-à-dire que le traitement de l'aluminium en vue d'éliminer le fer n'est normalement pas réalisable sur le plan économique pour la plupart des applications. Ainsi, de nombreux essais ont été faits pour travailler avec du fer dans l'alliage, en utilisant ses avantages et neutralisant ses inconvénients, souvent avec seulement un succès limité. Ainsi, de préférence, pour les besoins de la présente invention, la teneur en fer est maintenue à 0,8 % en poids ou moins, et typiquement à moins de 0,5 % en poids, des quantités de 0,4 % en poids ou

moins étant tout à fait appropriées.

Le titane aide également l'affinage des grains et doit être maintenu à une valeur qui n'est pas supérieure à

0,2 % en poids.

Pour les besoins de la présente invention, on pense que la teneur en silicium doit également être maintenue à une valeur minimale car, à des niveaux relativement faibles,

il peut se combiner avec le magnésium en donnant une réduc-

tion significative de la résistance mécanique. Ainsi de préférence, le silicium doit être maintenu à une valeur inférieure à 0,5 % en poids et typiquement inférieure à 0,35 %

en poids.

Le strontium, qui doit être considéré comme un élément formant certaines caractristiquesest également un

composant important dans les alliages de la présente invention.

La teneur en strontium ne doit pas être inférieure à 0,005 % en poids et est de préférence maintenue dans l'intervalle de 0,005 % en poids à 0,5 % en poids. On ne pense pas à l'heure actuelle que des quantités supplémentaires modifient les caractéristiques des produits de façon nuisible, mais des quantités accrues peuvent ne pas être désirables d'un point

de vue économique. Pour la plupart des applications dans les-

quelles on peut utiliser des alliages de la présente invention, le strontium est de préférence présent en quantit9scomprises entre 0,01 % en poids et 0,25 % en poids, des quantités types

étant comprises entre 0,01 % en poids et 0,1 % en poids.

L'addition de strontium à la composition a l'effet d'affiner ou de modifier les phases intermétalliques ou les constituants insolubles du type contenant Al-Fe-Si, Al-Fe-Mn et Al-Fe-Mn-Si comme indiqué précédemment. En raison de la nature complexe de ces phases, on ne sait pas encore clairement comment cet effet se produit. C'est à dire qu'en raison de la multiplicité des éléments d'alliage et de l'interaction est des uns avec les autres, il/èen fait très surprenant que l'on

obtienne un affinage significatif du constituant insoluble.

Cependant, l'effet de l'addition du strontium

peut se voir clairement si l'on compare les micro-photogra-

phies des tôles ouvrées représentées sur les figures 1, 2 ou 3. Les compositions de ces tôles sont données ci-après. Le lingot à partir duquel ces tôles sont laminées a été coulé par la méthode de refroidissement direct. Un lingot ayant cette composition est d'abord pelé, homogénéisé pendant 2 il heures à 5650C puis, en partant d'une température d'environ 510'C, laminé à chaud jusqu'à une épaisseur d'environ

4,62 mm. En examinant la figure 1, on verra que certains.

des particules ou constituants insolubles Al-Fe-Mn-Si sont relativement gros et ont des longueurs d'environ 1 /m. La Figure 2 est une microphotographie (500X) d'un alliage ayant la même composition que celui représenté sur la figure 1, mais on a ajouté 0,02 % en poids de strontium. L'alliage a

été laminé de la même manière que l'alliage de la figure 1.

On verra que la dimension des particules Al-Fe-Mn-Si est nettement réduite par rapport à la figure 1. Egalement, les constituants insolubles comprenant'la phase de dispersoldes

ont une répartition essentiellement uniforme dans la matrice.

On observera donc que le strontium a l'effet d'affiner les

phases intermétalliques.

Même si la tôle de la figure 2 est ensuite laminée à froid jusqu'à un calibre de 2,08 mm après recuit, les petites phases intermétalliques ou de constituants insolubles

sont maintenues. Par exemple, la figure 3 est une micro-

photographie (500X) d'un alliage à base d'aluminium ayant la même composition et fabriqué de la même manière que pour la

figure 2, mais il a été laminé à une épaisseur de 2,08 mm.

Comme on le voit sur la figure 3, les fins constituants sont maintenus. Ainsi, d'après ces micro-photographies, on peut

voir que le strontium a l'effèt d'affiner les phases inter-

métalliques dans l'alliage et de maintenir l'état affiné après

que l'alliage a été transformé en une tôle ouvrée, par exemple.

Une analyse par diffraction des rayons X en utili-

sant une caméra du type Guinier des tôles des figures 1, 2

et 3, montre les quantités relatives des phases inter-

métalliques présentes. Les résultats de l'analyse sont

donnés dans le tableau suivant.

TABLEAU

Al12(FelMn3)Si Al12 (MnlFe3)Si (FeMn)A16 Alliage de la Figure 1 Faible + Faible +

Faible -

Trê s Faible + Traces Possibles Alliage de la Figure 2 Faible

Moyen -

Très faible Alliage de la Figure 3 Faible +

Moyen -

Très faible Très faible Mg2Si FeA13 Cr2A1 1 Traces F-' ri No o q. C> m En plus de préparer le produit ouvré selon des compositions contenant des quantités déterminées d'éléments d'alliage tels que décrits précédemment, on préfère que les compositions soient préparées et transformées en produits selon des étapes particulières pour obtenir les caractéristiques les plus désirables. Ainsi, les alliages décrits ici peuvent être fournis sous forme de lingot ou de billette ou peuvent être coulés en bandes pour la transformation en un

produit ouvré approprié par des techniques couramment uti-

lisées dans ce domaine. Le matériau coulé, comme le lingot, peut être travaillé ou façonné de façon préliminaire pour

donner une matière première pour les opérations ultérieures.

Dans certains cas, avant l'opération de travail principale,

l'alliage de départ peut être soumis à un traitement d'homo-

généisation et de préférence à des températures de métal comprises entre 4250C et 5950C pendant au moins une heure, pour dissoudre le magnésium ou les autres éléments solubles et pour homogénéiser la structure interne du métal, et, dans certains cas, précipiter les dispersoides. Une durée préférée

est de 2 heures ou plus à la température d'homogénéisation.

Normalement, pour un lingot, le traitement de mise à tempéra-

ture et d'homogénéisation ne doit pas avoir à s'étendre pen-

dant plus de 24 heures; cependant, des durées plus longues ne sont normalement pas nuisibles. Une durée de trempe de

1 à 12 heures à la température d'homogénéisation s'est révé-

lée tout à fait appropriée.

Après le traitement d'homogénéisation, le métal peut être laminé ou extrudé ou soumis de toute autre façon à des opérations de travail pour produire une matière de base comme une plaque, une tôle, un produit extrudé ou un

fil ou toute autre matière de base convenant pour le façon-

nage dans le produit final. Pour obtenir un produit de type tôle, une masse d'alliage est de préférence laminée à chaud à une épaisseur comprise entre 3,17 et 6,35 mm. Pour le laminage à chaud, la température doit être comprise entre 315 'C et environ 5650C et de préférence la température est initialement comprise entre 4550C et 5100C. La température à la fin du laminage est de préférence comprise entre 2050C

et 3150C.

Quand l'utilisation prévue d'une composition

sélectionnée est une tôle ouvrée type, comme celle conve-

nant pour des substrats de disques de mémorisation, on peut

par exemple prévoir la réduction finale par laminage à froid.

Cette réduction peut aller jusqu'à des épaisseurs de tôle comprises entre 1,47 et 4,11 mm. Les substrats pour disques peuvent ensuite être découpés depuis la tôle et aplatis thermiquement à une température de 1750C à 4000C pendant une à 5 heures, un traitement d'aplatissement type étant de 3 à 4 heures à 220-3450C sous pression. Les substrats sont

généralement découpés grossièrement puis usinés avec préci- sion pour enlever environ 0,15 mm pour obtenir le degré désiré de

platitude et d'uniformité avant d'appliquer le milieu de mémorisation. Après usinage, il peut être indiqué d'aplatir à nouveau thermiquemert les substrats. En outre, après usinage, les substrats doivent normalement être dégraissés et subir un léger traitement de décapage. Avant application du milieu de mémorisation, les substrats doivent subir un traitement de conversion chimique, en particulier

si l'on utilise un milieu de mémorisation du type oxyde de fer.

Dans certaines applications, selon les propriétés nécessaires, il peut être indiqué de soumettre le produit, après travail, à un traitement thermique. Ce traitement peut être-prévu sous forme d'un recuit intermédiaire ou après usinage du produit à ses dimensions finales. Pour un recuit partiel, la température est généralement comprise entre 950C et 2600C, un intervalle type étant d'environ 150 à 260'C pendant des temps compris entre environ 1 et 4 heures. Pour un recuit total, la température est généralement comprise entre 3150C et 415'C pour la plupart des applications, les

recuits types étant normalement compris entre 3450C et 4000C.

Pour un recuit total, la durée à la température de recuit est

de 1 à 2 heures pour le matériau traité.

Quand l'utilisation prévue du produit ouvré selon l'invention est la formation de fils pour toile ou tamis par exemple, l'alliage comprend de préférence essentiellement de 4 à 5,6 % en poids de Mg, de 0,05 à 0,2 % en poids de Mn, de 0,05 à 0,2 % en poids de Cr, pas moins de 0,005 % en poids de Sr, 0,4 % maximum de Si, 0,4 % en poids au maximum de Fe, 0,1 % en poids au maximum de Cr, 0,25 % en poids au maximum

de Zn, le reste étant de l'aluminium et des impuretés acci-

dentelles. Les impuretés accidentelles ne doivent pas représenter plus de 0,15 % en poids du total. Quand l'uti- lisation prévue pour la tôle ouvrée est la formation de panneaux de carrosserie de camions, etc, l'alliage peut par exemple consister essentiellement en 2,2 à 2,8 % en poids de Mg, 0,1 % en poids au maximum de Mn, 0,15 à 0,35 % en poids de Cr, 0,005 à 0,25 % en poids de Sr, 0,25 % en poids au maximum de Si, 0,4 % en poids au maximum de Fe, 0,1 % en poids au maximum de Cu et de Zn ensemble, le reste étant de l'aluminium et des impuretés, le total des impuretés ne

dépassant pas 0,15 % en poids. Dans les cas o des résis-

tances mécaniques supérieures peuvent être nécessaires, comme

dans les camions-citernes, etc, tout en maintenant une apti-

tude au soudage et au formage, la teneur en mangasûne peut être accrue dans le dernier alliage pour être comprise entre 0,5 et 1 % en poids. De même, quand des degrés élevés de résistance mécanique sont nécessaires, comme dans les blindages ou dans les récipients de gaz naturel liquéfié, la teneur en magnésium peut être accrue pour être comprise entre

4 et 4,9 % en poids.

Dans un autre aspect de l'invention, il peut être

indiqué de déterminer la teneur en manganèse dans la compo-

sition d'alliages selon l'invention à pas plus de 0,3 % en poids et de préférence à pas plus de 0,2 % en poids. Ceci peut être indiqué quand la tôle est à utiliser pour des extrémités d'ouverture facile, par exemple. Le diagramme de phase de la figure 4 montre la relation des compositions et des phases quand la teneur en manganèse est comprise entre 0 et 0,3 % en poids et la teneur en silicium libre est inférieure à 0,3 % en poids dans les compositions d'alliages à base d'aluminium contenant 0,2 % en poids de Fe. Dans le diagramme de phase, la zone numérotée 1 montre que la seule phase intermétallique obtenue est la phase de type Al-Fe comme FeAl3 ou la phase métastable FeAl6. De même dans la zone numérotée 2, on obtient les phases intermétalliques de Al-Fe et Al-Fe-Mn (par exemple (Fe Mn)A16). Le tableau suivant montre les composés intermétalliques que l'on trouve dans les différentes zones du diagramme de phase: Zone Composés intermétalliques 1 FeA13 2 FeA13 + (FeMn)A166 3 FeAl3 + (FeMn)A16 + Al12 (FeMn)3Si 4 (FeMn) Al6 (FeMn)A16 + Al12 (FeMn)3Si 6 FeA13 + Al12(FeMn)3Si 7 A112 (FeMn)3Si 8 Al12 (FeMn)3Si + Al12 (MnFe) 3Si 9 Al12 (FeMn) 3Si + Al12 (MnFe) 3Si + (FeMn) Al6 L'addition de strontium à la composition peut avoir l'effet d'affiner ou de modifier la phase Al-Fe quand la composition

est maintenue dans ces limites par rapport à Mn et Si libre.

Par Si libre, on indique que dans les alliages d'aluminium contenant du magnésium, le silicium n'est pas combiné ou lié au magnésium. Cependant, ce silicium peut être combiné avec Mn, Fe ou les deux. En ce qui concerne le diagramme de phase, on notera qu'il n'y a pas de Mg présent car son effet serait

d'abaisser la teneur en silicium libre.

Le diagramme de phase a été obtenu comme suit. On a préparé une série d'alliages contenant de l'aluminium affiné avec 0,2 % de fer. On a ajouté du manganèse pour obtenir 0,1, 0,2, 0,3 et 0,5 % en poids et on a ajouté du silicium pour en obtenir de 0 à 1 % en poids. Des alliages de référence contenant 0 % de Si et 1 % de Si ont été préparés sous forme de charge de 2 500 grammes coulée sous forme d'un barreau entaillé. Les teneurs en Si intermédiaires ont été obtenues par combinaison des alliages de référence. Des charges de 200 grammes ont été fondues et coulées sous forme de lingot de 6,35 x 50,8 x 101 mm dans des moules préchauffés à 3150C. Les lingots sont découpés en carrés de 25,4 mm pour des expériences de préchauffage. Ils ont été programmés à 280C par heure jusqu'à 4550C, 5100C, 5650C ou 6050C, maintenus 16 heures à la température et trempés pour conserver les phases présentes à la température de préchauffage. Les phases ont été identifiées dans des échantillons par dix fractions de rayons X et les résultats ont été utilisés pour construire

le diagramme de phase.

Le diagramme de phase montre que la phase inter-

métallique de type Al-Fe est la phase intermétallique prin-

cipale présente dans la zone numérotée 1 et que cette phase

est également présente dans les zones numérotées 2, 3 et 6.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Produit ouvré d'alliage d'aluminium, caracté-

risé en ce que l'alliage contient de 0,5 à 10 % en poids de Mg, de 0 à 0, 35 % en poids de Cr, au moins 0,005 % en poids de Sr, moins de 1 % en poids de Fe, 3,5 % en poids au maximum de Zn, 1 % en poids au maximum de Cu, 0,3 % en poids au maximum de Ti, le reste étant de l'aluminium et des impuretés accidentelles, et en ce que l'alliage comprend en outre, soit: (a) 0,1 à 1,6 % en poids de Mn et 1 % en poids au

maximum de Si, et le produit a au moins une phase intermétalli-

que du type contenant Al-Fe-Si, Al-Fe-Mn et Al-Fe-Mn-Si, o au moins l'une de ces phases est affinée; soit (b) 0,3 % en poids au maximum de Mn et 0,3 % en

poids au maximum de Si libre, et le produit a une phase inter-

métallique du type contenant Al-Fe à l'état affiné.

2. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en magnésium est maintenue entre 0,5 et ,6 % en poids, de préférence 3,5 à 4, 5 % en poids.

3. Produit selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manganèse de la partie (a) représente moins de

1 % en poids, de préférence 0,2 à 0,8 % en poids.

4. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Sr est maintenue entre 0,01 et 0,25 %

en poids.

5. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage défini dans la partie (a) contient de 0,5 à 5,6 % en poids de Mg, 0,25 % en poids au maximum de Cr, 0,005 à 0,5 % en poids de Sr, moins de 0,5 % en poids de Fe,

et 0,5 % en poids au maximum de Si.

6. Produit selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisée en ce que l'alliage de la partie (a) est sous forme d'une tôle ou d'un produit laminé à plat convenant pour l'usinage et l'utilisation sous forme de substrats, en

particulier sous forme d'un substrat pour diques de mémorisa-

tion, substrat sur lequel une couche de milieu de mémori-

sation est de préférence prévue.

7. Produit selon l'une quelconque des revendications

1, 2, 3 ou 6, caractérisée en ce que la teneur en Mn dans la partie (b) est 0,2 % en poids au maximum, et de préférence l'alliage défini dans la partie (b) comprend 0,25 % en poids au maximum de Cr, 0,005 à 0,5 % en poids de Sr, moins de 0,5 % en poids de Fe et 0,2 % en poids en maximum de Si libre.

8. Procédé de production d'un produit ouvré d'alliage d'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à:

(1) préparer une masse d'alliage à base d'alumi-

nium telle que définie dans l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 7, la composition de l'alliage étant selon la partie (a), (2) chauffer la masse à une température qui ne dépasse pas 595 C, et (3) travailler ladite masse pour obtenir un produit

ouvré d'alliage d'aluminium ayant au moins une phase inter-

métallique du type contenant Al-Fe-Si, Al-Fe-Mn, et Al-Fe-

Mn-Si, o au moins l'une desdites phases est affinée.

9. Procédé ielon la revendication 8, caractérisé en ce que dans l'étape (3), la masse est laminée à chaud pour obtenir une tôle ou un produit laminé à plat, et en ce que de préférence on obtient une tôle qui convient pour l'usinage et l'utilisation comme substrat, par exemple un substrat pour

disque de mémorisation.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pour obtenir un disque de mémorisation, dans l'étape (3) ledit laminage est effectué à une température

de 205 C à 315 C, et que l'on effectue les étapes supplé-

mentaires consistant: (4) A laminer à froid la tôle jusqu'à un calibre final, la tôle ayant au moins une phase intermétallique du type contenant AL-Fe-Si, Al-Fe-Mn et Al-Fe-Mn-Si, oh au moins l'une de ces phases est affinée,

(5) A découper un substrat pour disque de mémori-

sation à partir de ladite tôle laminée à froid, (6) A usiner ledit substrat pour obtenir une surface lisse sur le substrat, et (7) A déposer une couche de milieu de mémorisation

sur ledit substrat pour préparer le disque de mémorisation.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le milieu de mémorisation est formé d'une fine couche métallique ou est formé d'oxyde de fer en suspension

dans un support plastique.

12. Procédé selon l'une ou l'autre des revendica-

tions 10 et 11, caractérisé en ce que la masse est laminée à une température comprise entre 315'C et 5650C, de préférence

4000C à 5100C.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications

, 11 et 12, caractérisé en ce que la masse est soumise à un traitement d'homogénéisation avant ladite étape de

laminage à chaud, ledit traitement se faisant à une tempéra-

ture de 4820C à 5950C pendant au moins 1 heure.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendi-

cations 10 à 13, caractérisé en ce que la masse est laminée à chaud jusqu'à une épaisseur comprise entre 3,17 et 6,35 mm et est de préférence laminée à froid jusqu'à une épaisseur

comprise entre 1,47 et 4,11 mm.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé

en ce que, après l'étape (5), lesdits substrats sont thermi-

quement aplatis à une température comprise entre 215'C et

400'C pendant un temps compris entre 1 et 5 heures.