WO2024074701A1 - Alliage d'aluminium et procédé de fabrication associé - Google Patents

Alliage d'aluminium et procédé de fabrication associé Download PDF

Info

Publication number
WO2024074701A1
WO2024074701A1 PCT/EP2023/077763 EP2023077763W WO2024074701A1 WO 2024074701 A1 WO2024074701 A1 WO 2024074701A1 EP 2023077763 W EP2023077763 W EP 2023077763W WO 2024074701 A1 WO2024074701 A1 WO 2024074701A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum alloy
less
weight
alloy
aluminum
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/077763
Other languages
English (en)
Inventor
Delphine THIELLEUX
Loic VAISSIERE
Original Assignee
Renault S.A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S. filed Critical Renault S.A.S.
Publication of WO2024074701A1 publication Critical patent/WO2024074701A1/fr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Definitions

  • TITLE Aluminum alloy and associated manufacturing process
  • the present invention relates, generally, to an aluminum alloy, in particular a secondary aluminum alloy.
  • the invention relates to a process for manufacturing an aluminum alloy, in particular a secondary aluminum alloy.
  • the cylinder heads of thermal engines are conventionally made from a so-called “primary fusion” aluminum alloy, that is to say coming directly from an ore, Bauxite.
  • the cylinder heads are thus manufactured by casting this alloy.
  • the primary aluminum alloy comprises, in % by weight:
  • Mg between 0.25 and 0.45;
  • Mn less than 0.1
  • Ni less than 0.3;
  • Ti between 0.1 and 0.2; the rest being aluminum and inevitable impurities.
  • the primary aluminum alloy has a high thermal conductivity, that is to say a high capacity of the material to allow heat to pass through, as well as a good level of elongation at break A, in%.
  • the heat treatment applied to the primary alloy generally includes solution treatment at a temperature of approximately 535 ⁇ 5°C for a duration of approximately 145 ⁇ 30 min, followed by quenching in air and aging at a temperature of approximately 190 ⁇ 5°C for a duration of approximately 105 ⁇ 5 min.
  • the result is a primary fusion alloy having a thermal conductivity X of the order of 160 W/mK and an elongation at break A greater than or equal to 4%.
  • Such a primary aluminum alloy also has a breaking stress Rm greater than or equal to 210 MPa, a stress causing a permanent deformation of 0.2% Rp0.2 greater than or equal to 190 MPa and a hardness HB greater than or equal to 90.
  • primary aluminum alloy emits much more CO2 for its manufacture than a so-called “second fusion” aluminum alloy due to the energy consumption necessary for its production.
  • secondary fusion alloy we mean a recycled aluminum alloy, obtained by a new fusion of aluminum alloy parts and/or scraps.
  • scrap we mean debris, scrap or even aluminum alloy waste from all industrial sectors.
  • the invention therefore aims to remedy these drawbacks and to propose an aluminum alloy with thermal conductivity performance and mechanical characteristics equivalent to a primary fusion aluminum alloy and which can be obtained from alloy recovery. of second fusion aluminum.
  • An aluminum alloy comprising, in % by weight:
  • Mg between 0.2 and 0.45;
  • Ni less than 0.3;
  • the percentages are defined in relation to the total weight of the alloy.
  • a copper content of between 0.15 and 0.35% by weight ensures sufficient mechanical strength of the aluminum alloy material up to 275°C, while ensuring a low negative impact of copper on the thermal conductivity of the material.
  • the temperature resistance provided by the copper content of between 0.15 and 0.35% by weight is particularly advantageous for applications of the aluminum alloy in a motor vehicle heat engine.
  • Another object of the invention relates to a process for manufacturing an aluminum alloy comprising the following steps: a) providing an aluminum alloy as described above; b) carry out a heat treatment on the alloy supplied in step a) comprising the following steps: i) put the aluminum alloy into solution at a temperature of 535 ⁇ 5°C for a period of between 145 and 175 minutes; ii) carry out air quenching; and iii) carry out aging at a temperature between 200 and 220°C, preferably between 200 and 215°C, for a period of between 90 and 275 min, preferably between 195 and 275 min, more preferably between between 180 and 260 min.
  • the aluminum alloy is a secondary aluminum alloy intended for the manufacture of a heat engine cylinder head for a motor vehicle.
  • the aluminum alloy according to the invention comprises, in % by weight:
  • Ni less than 0.3;
  • all of the unavoidable impurities represent less than 0.15% by weight.
  • each unavoidable impurity is present at less than 0.05% by weight.
  • the aluminum alloy therefore includes aluminum in the majority quantity, as well as residual elements and inevitable impurities.
  • the aluminum alloy may consist of, in % by weight:
  • Mg between 0.2 and 0.45;
  • Ni less than 0.3;
  • Ti between 0.1 and 0.2; the rest being aluminum and inevitable impurities.
  • silicon, iron, copper, manganese, magnesium, chromium, nickel, zinc, lead, tin and titanium are residual elements.
  • the copper content of between 0.15 and 0.35% by weight ensures sufficient mechanical temperature resistance of the aluminum alloy material, while ensuring, however, a low negative impact of copper on its thermal conductivity.
  • the iron and manganese contents in % by weight are, respectively, strictly less than 0.4 and strictly less than 0.2. Such ranges of iron and manganese values guarantee a limited impact on the thermal conductivity and elongation properties at break of the aluminum alloy.
  • an iron content of less than 0.4% by weight leads to the formation of a small quantity of intermetallic compounds so that the elongation capacity at break of the aluminum alloy is not impacted. .
  • the aluminum alloy may comprise an iron content, in % by weight, of: 0.2 ⁇ Fe ⁇ 0.4.
  • the aluminum alloy may comprise an iron content, in % by weight, of: 0.2 ⁇ Fe ⁇ 0.4.
  • the aluminum alloy may comprise an iron content, in % by weight, of: 0.25 ⁇ Fe ⁇ 0.4.
  • the aluminum alloy may comprise a manganese content, in % by weight of: 0.1 ⁇ Mn ⁇ 0.2.
  • the aluminum alloy comprises a silicon content of between 7 and 8% by weight. Maintaining silicon in such a range of values makes it possible to reduce its negative impact on the thermal conductivity of the aluminum alloy.
  • the magnesium content is between 0.2 and 0.45% by weight ensuring a limited impact of magnesium on the thermal conduction properties of the aluminum alloy.
  • the magnesium content is between 0.3 and 0.4% by weight. Magnesium guarantees the mechanical characteristics after heat treatment.
  • the zinc content in % by weight is strictly less than 0.4. Such a range of zinc values guarantees a limited impact on the thermal conductivity of the aluminum alloy.
  • the aluminum alloy may comprise a zinc content, in % by weight, of: 0.1 ⁇ Zn ⁇ 0.4.
  • the aluminum alloy may comprise a zinc content, in % by weight, of: 0.1 ⁇ Zn ⁇ 0.4.
  • the aluminum alloy may comprise a zinc content, in % by weight, of: 0.15 ⁇ Zn ⁇ 0.4.
  • the lead and tin contents in % by weight are strictly less than 0.1. Such ranges of values for lead and tin guarantee a limited impact on thermal conductivity.
  • the aluminum alloy may comprise a lead content, in % by weight, of: 0.05 ⁇ Pb ⁇ 0.1.
  • the aluminum alloy may comprise a lead content, in % by weight, of: 0.05 ⁇ Pb ⁇ 0.1.
  • the aluminum alloy may comprise a lead content, in % by weight, of: 0.075 ⁇ Pb ⁇ 0.1.
  • the aluminum alloy may comprise a tin content, in % by weight, of: 0.05 ⁇ Sn ⁇ 0.1.
  • the aluminum alloy may comprise a tin content, in % by weight, of: 0.05 ⁇ Sn ⁇ 0.1.
  • the aluminum alloy may comprise a tin content, in % by weight, of: 0.075 ⁇ Sn ⁇ 0.1.
  • the aluminum alloy may comprise 7.46% by weight of silicon, 0.25% by weight of copper, 0.35% by weight of magnesium, 0.34% by weight of iron, 0. 15% by weight of manganese and 0.15% by weight of titanium.
  • the manufacturing process according to the invention of an aluminum alloy comprises the following steps: a) providing an aluminum alloy as described above; b) carry out a heat treatment on the alloy supplied in step a) comprising the following steps: i) put the aluminum alloy into solution at a temperature of 535 ⁇ 5°C for a period of between 145 and 175 minutes; ii) carry out air quenching; and iii) carry out aging at a temperature between 200 and 220°C for a period of between 90 and 275 min.
  • a first step i) the aluminum alloy is heated to a temperature suitable for the aluminum alloy in order to obtain a solid solution and lead to a homogeneous distribution of the different soluble components, formed by the residual elements and the inevitable impurities within the aluminum.
  • Quenching is then carried out in a second step ii).
  • quenching we mean the cooling, in air, of the aluminum alloy until its temperature reaches room temperature so as to freeze the solid solution obtained in step i).
  • the ambient temperature is 23°C.
  • the aluminum alloy is then heated in a third step iii) so as to form a homogeneously distributed precipitate and induce the hardening of the alloy leading to its final thermal conductivity and elongation at break properties.
  • the aluminum alloy supplied in step a) can be a secondary aluminum alloy.
  • the manufacturing process according to the invention may comprise, prior to step a), a step of adjusting the quantity of the chemical elements of the second-melt aluminum alloy to obtain an alloy aluminum as described previously.
  • the producer of the secondary cast alloy can adjust the quantities and types of scrap at its disposal to meet the chemical composition requirements of its melting and holding furnaces before casting the secondary cast ingots.
  • aging is carried out at a temperature between 200 and 215°C.
  • aging step iii) is carried out at a temperature between 195 and 275 min.
  • the aging step iii) is carried out at a temperature between 180 and 260 min. thanks to which the heat conduction capacity obtained is optimal.
  • Another object of the invention relates to a part for a motor vehicle comprising at least one aluminum alloy as previously described.
  • a cylinder head, a chassis part, a rim or any other part of a motor vehicle incorporates at least one aluminum alloy as described above.
  • the aluminum alloy supplied in step a) is cast in a mold so as to obtain a part, for example a cylinder head.
  • step b) The heat treatment of step b) is thus carried out directly on the part.
  • Another object of the invention relates to a motor vehicle comprising at least one aluminum alloy as defined in any one of claims 1 to 6 and/or at least one cylinder head as defined in claim 10.
  • a part in the field of aeronautics, railway or freight transport incorporates at least one aluminum alloy as described above.
  • the aluminum alloy and the heat treatment of the aluminum alloy according to the invention make it possible to manufacture parts requiring high thermal conductivity from secondary aluminum alloy.
  • the production of parts from recycled aluminum alloy is particularly ecological given the drastic reduction in CO2 emissions that such a manufacturing process generates.
  • the rate of CO2 emitted during the manufacture of a part made of secondary aluminum alloy is more than three times lower than that emitted for a part made of primary aluminum alloy.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

Alliage d'aluminium comprenant, en % en poids : Si : compris entre 6,5 et 8; Cu : compris entre 0,15 et 0,35; Mg : compris entre 0,2 et 0,45; Fe : moins de 0,4; Mn : moins de 0,2; Cr : moins de 0,15; Ni : moins de 0,3; Zn : moins de 0,4; Pb : moins de 0,1; Sn : moins de 0,1; Ti : compris entre 0,1 et 0,2; l'aluminium et des impuretés inévitables.

Description

TITRE : Alliage d’ aluminium et procédé de fabrication associé
La présente invention concerne, de manière générale, un alliage d’ aluminium, notamment un alliage d’ aluminium de seconde fusion.
De plus, l ’ invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un alliage d’ aluminium, notamment d’un alliage d’ aluminium de seconde fusion.
Dans un véhicule automobile, les culasses de moteur thermique sont classiquement réalisées à partir d'un alliage d'aluminium dit « de première fusion », c’ est-à-dire issu directement d’un minerai, la Bauxite. Les culasses sont ainsi fabriquées par coulage de cet alliage.
Classiquement, l ’ alliage d’ aluminium de première fusion comprend, en % en poids :
Si : compris entre 6,5 et 7, 5 ;
Cu : compris entre 0,4 et 0,6 ;
Mg : compris entre 0,25 à 0,45 ;
Fe : moins de 0,2 ;
Mn : moins de 0, 1 ;
Cr : moins de 0, 15 ;
Ni : moins de 0,3 ;
Zn : moins de 0, 1 ;
Pb : moins de 0,05 ;
Sn : moins de 0,05 ;
Ti : compris entre 0, 1 et 0,2 ; le reste étant l ’ aluminium et des impuretés inévitables.
L’ alliage d’ aluminium de première fusion présente une haute conductivité thermique, c’ est-à-dire une capacité élevée du matériau à laisser passer la chaleur, ainsi qu’un bon niveau d'allongement à la rupture A, en %.
Ces performances sont obtenues grâce à la présence limitée d’ éléments résiduels métalliques, tels que le fer, le cuivre, le magnésium et le zinc, qui dégradent les propriétés de conduction thermique de l ’ alliage d’ aluminium, ainsi que grâce à l'application d'un traitement thermique.
Le traitement thermique appliqué sur l ’ alliage de première fusion comprend généralement une mise en solution à une température d’ environ 535 ± 5°C pour une durée d’ environ 145 ± 30 min, suivi d’une trempe à l ’ air et d’un vieillissement à une température d’ environ 190 ± 5°C pour une durée d’ environ 105 ± 5 min. Il en résulte un alliage de première fusion présentant une conductivité thermique X de l ’ ordre de 160 W/m.K et un allongement à la rupture A supérieur ou égal à 4%.
Un tel alliage d’ aluminium de première fusion présente également une contrainte à la rupture Rm supérieure ou égale à 210 MPa, une contrainte provoquant une déformation permanente de 0,2% Rp0.2 supérieure ou égal à 190 MPa et une dureté HB supérieure ou égale à 90.
Toutefois, l ’ alliage d’ aluminium de première fusion émet beaucoup plus de CO2 pour sa fabrication qu'un alliage d'aluminium dit de « seconde fusion » en raison de la consommation énergétique nécessaire à son élaboration.
Par alliage de seconde fusion, on entend un alliage d’ aluminium recyclé, obtenu par une nouvelle fusion de pièces et/ou de scraps en alliage aluminium.
Par scraps, on entend des débris, rebuts ou encore déchets d’ alliage d’ aluminium issus de tous les secteurs industriels.
Cependant, l ’utilisation de ces alliages d’ aluminium recyclé, de seconde fusion, ne peut être envisagée. En effet, leur teneur en éléments résiduels est plus élevée que dans un alliage d’ aluminium de première fusion. Il en résulte un impact négatif sur les propriétés de conductivité thermique et mécaniques.
Certaines utilisations, telle que la fabrication de culasses pour moteur thermique, nécessite des performances de conductivité thermique élevée. Jusqu’ à ce j our, il était alors obligatoire d’utiliser un alliage d’ aluminium de première fusion afin de garantir une conductivité thermique adaptée.
L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un alliage d’ aluminium avec des performances de conductivité thermique et des caractéristiques mécaniques équivalentes à un alliage d’ aluminium de première fusion et pouvant être issu de la récupération d’ alliage d’ aluminium de seconde fusion.
Il est donc proposé un alliage d’ aluminium comprenant, en % en poids :
Si : compris entre 6,5 et 8 ;
Cu : compris entre 0, 15 et 0,35 ;
Mg : compris entre 0,2 et 0,45 ;
Fe : moins de 0,4 ;
Mn : moins de 0,2 ;
Cr : moins de 0, 15 ;
Ni : moins de 0,3 ;
Zn : moins de 0,4 ;
Pb : moins de 0, 1 ;
Sn : moins de 0, 1 ; Ti : compris entre 0,1 et 0,2 ; l’aluminium et des impuretés inévitables.
Dans cet alliage, les pourcentages sont définis par rapport au poids total de l’alliage.
Il a été constaté de manière surprenante qu’une teneur en cuivre comprise entre 0,15 et 0,35 % en poids permet d’assurer une tenue mécanique suffisante du matériau en alliage d’aluminium jusqu’à 275°C, tout en assurant un faible impact négatif du cuivre sur la conductivité thermique du matériau.
La tenue en température apportée par la teneur du cuivre comprise entre 0,15 et 0,35 % en poids est particulièrement avantageuse pour des applications de l’alliage d’aluminium dans un moteur thermique de véhicule automobile.
Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un alliage d’aluminium comprenant les étapes suivantes : a) fournir un alliage d’aluminium tel que décrit précédemment ; b) réaliser un traitement thermique sur l’alliage fourni à l’étape a) comportant les étapes suivantes : i) mettre en solution l’alliage d’aluminium à une température de 535 ± 5°C entre pendant une durée comprise entre 145 et 175 min ; ii) réaliser une trempe à l’air ; et iii) réaliser un vieillissement à une température comprise entre 200 et 220°C, de préférence comprise entre 200 et 215°C, pendant une durée comprise entre 90 et 275 min, de préférence comprise entre 195 et 275 min, de préférence encore comprise entre 180 et 260 min.
D’autres caractéristiques, aspects, objets et avantages ressortiront de la description qui va suivre et des exemples suivants, donnés à titre purement illustratif.
Dans ce qui va suivre, l’expression « au moins un » utilisée est équivalente à l’expression « un ou plusieurs ».
De plus, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine, notamment dans l’expression « compris entre ».
En outre, au sens de l’invention, l’expression « moins de » est équivalente à l’expression « strictement inférieur à ».
Dans l’exemple développé, l’alliage d’aluminium est un alliage d’aluminium de seconde fusion destiné à la fabrication d’une culasse de moteur thermique pour véhicule automobile.
L’alliage d’aluminium selon l’invention comprend, en % en poids :
Si : compris entre 6,5 et 8 ;
Cu : compris entre 0,15 et 0,35 ; Mg : compris entre 0,2 et 0,45 ;
Fe : moins de 0,4 ;
Mn : moins de 0,2 ;
Cr : moins de 0, 15 ;
Ni : moins de 0,3 ;
Zn : moins de 0,4 ;
Pb : moins de 0, 1 ;
Sn : moins de 0, 1 ;
Ti : compris entre 0, 1 et 0,2 ; l ’ aluminium et des impuretés inévitables.
De préférence, la totalité des impuretés inévitables représente moins de 0, 15 % en poids.
De préférence, chaque impureté inévitable est présente à moins de 0,05 % en poids.
L’ alliage d’ aluminium comprend donc de l ’ aluminium en quantité maj oritaire, ainsi que des éléments résiduels et des impuretés inévitables.
Dans un mode de réalisation, l’ alliage d’ aluminium peut être constitué de, en % en poids :
Si : compris entre 6,5 et 8 ;
Cu : compris entre 0, 15 et 0,35 ;
Mg : compris entre 0,2 et 0,45 ;
Fe : moins de 0,4 ;
Mn : moins de 0,2 ;
Cr : moins de 0, 15 ;
Ni : moins de 0,3 ;
Zn : moins de 0,4 ;
Pb : moins de 0, 1 ;
Sn : moins de 0, 1 ;
Ti : compris entre 0, 1 et 0,2 ; le reste étant l ’ aluminium et des impuretés inévitables.
Au sens de l ’ invention, le silicium, le fer, le cuivre, le manganèse, le magnésium, le chrome, le nickel, le zinc, le plomb, l ’ étain et le titane sont des éléments résiduels.
La teneur en cuivre comprise entre 0, 15 et 0,35 % en poids assure une tenue mécanique en température suffisante du matériau en alliage d’ aluminium, tout en assurant, cependant, un faible impact négatif du cuivre sur sa conductivité thermique. Les teneurs en fer et en manganèse en % en poids, sont, respectivement, strictement inférieure à 0,4 et strictement inférieure à 0,2. De telles plages de valeurs du fer et du manganèse garantissent un impact limité sur la conductivité thermique et les propriétés d’ allongement à la rupture de l ’ alliage d’ aluminium.
En particulier, une teneur du fer de moins de 0,4 % en poids conduit à la formation d’une quantité faible de composés intermétalliques de sorte que les capacités d’ allongement à la rupture de l ’ alliage d’ aluminium ne sont pas impactées.
Dans un mode de réalisation, l ’ alliage d’ aluminium peut comprendre une teneur en fer, en % en poids, de : 0,2 < Fe < 0,4.
Dans un autre mode de réalisation, l ’ alliage d’ aluminium peut comprendre une teneur en fer, en % en poids, de : 0,2 < Fe < 0,4.
Dans un autre mode de réalisation, l ’ alliage d’ aluminium peut comprendre une teneur en fer, en % en poids, de : 0,25 < Fe < 0,4.
Dans un autre mode de réalisation, l ’ alliage d’ aluminium peut comprendre une teneur en manganèse, en % en poids de : 0, 1 < Mn < 0,2.
De préférence, l ’ alliage d’ aluminium comprend une teneur en silicium comprise entre 7 et 8 % en poids. Le maintien du silicium dans une telle plage de valeurs permet de diminuer son impact négatif sur la conductivité thermique de l ’ alliage d’ aluminium.
Avantageusement, la teneur en magnésium est comprise entre 0,2 et 0,45 % en poids assure un impact limité du magnésium sur les propriétés de conduction thermique de l ’ alliage d’ aluminium.
De préférence, la teneur en magnésium est comprise entre 0,3 et 0,4 % en poids. Le magnésium permet de garantir les caractéristiques mécaniques après le traitement thermique.
La teneur en zinc en % en poids, est strictement inférieure à 0,4. Une telle plage de valeurs du zinc garantit un impact limité sur la conductivité thermique de l ’ alliage d’ aluminium.
Dans un mode de réalisation, l ’ alliage d’ aluminium peut comprendre une teneur en zinc, en % en poids, de : 0, 1 < Zn < 0,4.
Dans un mode de réalisation, l ’ alliage d’ aluminium peut comprendre une teneur en zinc, en % en poids, de : 0, 1 < Zn < 0,4.
Dans un mode de réalisation, l ’ alliage d’ aluminium peut comprendre une teneur en zinc, en % en poids, de : 0, 15 < Zn < 0,4.
Les teneurs en plomb et en étain en % en poids, sont strictement inférieure à 0, 1. De telles plages de valeurs pour le plomb et l ’ étain garantissent un impact limité sur la conductivité thermique. Dans un mode de réalisation, l’alliage d’aluminium peut comprendre une teneur en plomb, en % en poids, de : 0,05 < Pb < 0,1.
Dans un autre mode de réalisation, l’alliage d’aluminium peut comprendre une teneur en plomb, en % en poids, de : 0,05 < Pb < 0,1.
Dans un autre mode de réalisation, l’alliage d’aluminium peut comprendre une teneur en plomb, en % en poids, de : 0,075 < Pb < 0,1.
Dans un autre mode de réalisation, l’alliage d’aluminium peut comprendre une teneur en étain, en % en poids, de : 0,05 < Sn < 0,1.
Dans un mode de réalisation, l’alliage d’aluminium peut comprendre une teneur en étain, en % en poids, de : 0,05 < Sn < 0,1.
Dans un autre mode de réalisation, l’alliage d’aluminium peut comprendre une teneur en étain, en % en poids, de : 0,075 < Sn < 0,1.
Selon un exemple, _1’ alliage d’aluminium peut comprendre 7,46 % en poids de silicium, 0,25 % en poids de cuivre, 0,35 % en poids de magnésium, 0,34 % en poids de fer, 0,15 % en poids de manganèse et 0,15 % en poids de titane.
Le procédé de fabrication selon l’invention d’un alliage d’aluminium comprend les étapes suivantes : a) fournir un alliage d’aluminium tel que décrit précédemment ; b) réaliser un traitement thermique sur l’alliage fourni à l’étape a) comportant les étapes suivantes : i) mettre en solution l’alliage d’aluminium à une température de 535 ± 5°C entre pendant une durée comprise entre 145 et 175 min ; ii) réaliser une trempe à l’air ; et iii) réaliser un vieillissement à une température comprise entre 200 et 220°C pendant une durée comprise entre 90 et 275 min.
Dans une première étape i), l’alliage d’aluminium est chauffé à une température adaptée à l’alliage d’aluminium afin d’obtenir une solution solide et conduire à une distribution homogène des différents composants solubles, formés par les éléments résiduels et les impuretés inévitables, au sein de l’aluminium.
Une trempe est ensuite réalisée dans une deuxième étape ii). Par trempe, on entend le refroidissement, à l’air, de l’alliage d’aluminium jusqu’à ce que sa température atteigne la température ambiante de façon à figer la solution solide obtenue à l’étape i).
Dans l’exemple développé, la température ambiante est de 23°C.
L’alliage d’aluminium est ensuite chauffé dans une troisième étape iii) de façon à former un précipité réparti de façon homogène et induire le durcissement de l’alliage conduisant à ses propriétés de conductivité thermique et d’allongement à la rupture finales. Selon un exemple de mise en œuvre, l ’ alliage d’ aluminium fourni à l ’ étape a) peut être un alliage d’ aluminium de seconde fusion.
Le traitement thermique d’un alliage d’ aluminium tel que décrit précédemment permet d’ atteindre des propriétés mécaniques et de conductivité thermique équivalentes à un alliage d’ aluminium de première fusion.
Il est ainsi possible d’ atteindre, à partir d’un alliage d’ aluminium de seconde fusion un matériau présentant une conductivité thermique de l ’ ordre de 160 W/m.K.
Il est également possible d’ atteindre un allongement à la rupture atteignant les 4%, une contrainte à la rupture Rm supérieure ou égale à 210 MPa, une contrainte provoquant une déformation permanente de 0,2% Rp0.2 supérieure ou égale à 190 MPa et une dureté HB supérieure ou égale à 90.
Ces performances de l ’ alliage d’ aluminium sont particulièrement avantageuses pour la fabrication d’une culasse de moteur thermique pour véhicule automobile.
Avantageusement, le procédé de fabrication selon l ’ invention peut comprendre, préalablement à l ’ étape a), une étape d’ ajustement de la quantité des éléments chimiques de l ’ alliage d’ aluminium de seconde fusion pour l ’ obtention d’un alliage d’ aluminium comme décrit précédemment. Le producteur de l ’ alliage de seconde fonte peut ajuster les quantités et types de scraps à sa disposition pour tenir les exigences de composition chimique au niveau de ses fours de fusion et de maintien avant la coulée des lingots en seconde fusion.
De préférence, le vieillissement est réalisé à une température comprise entre 200 et 215 °C.
De préférence, l ’ étape de vieillissement iii) est réalisée à une température comprise entre 195 et 275 min.
De préférence encore, l ’ étape de vieillissement iii) est réalisée à une température comprise entre 180 et 260 min. grâce à laquelle la capacité de conduction thermique obtenue est optimale.
Un autre obj et de l ’ invention concerne une pièce pour véhicule automobile comprenant au moins un alliage d’ aluminium tel que précédemment décrit.
On pourra notamment prévoir qu’une culasse, une pièce de châssis, une j ante ou tout autre pièce de véhicule automobile incorpore au moins un alliage d’ aluminium tel que décrit précédemment.
Avantageusement, l ’ alliage d’ aluminium fourni à l ’ étape a) est coulé dans un moule de manière à obtenir une pièce, par exemple une culasse.
Le traitement thermique de l ’ étape b) est ainsi réalisé directement sur la pièce. Un autre obj et de l ’ invention concerne un véhicule automobile comprenant au moins un alliage d’ aluminium tel que défini à l ’une quelconque des revendications 1 à 6 et/ou au moins une culasse telle que défini à la revendication 10.
On pourra également prévoir qu’une pièce du domaine de l ’ aéronautique, du ferroviaire ou du transport de fret incorpore au moins un alliage d’ aluminium tel que décrit précédemment.
L’ alliage d’ aluminium et le traitement thermique de l ’ alliage d’ aluminium selon l ’ invention rendent possible la fabrication de pièces nécessitant une conductivité thermique élevée à partir d’ alliage d’ aluminium de seconde fusion.
Ceci permet notamment d’ envisager l ’ augmentation du taux de matière recyclée dans les véhicules automobiles.
L’utilisation d’ alliage d’ aluminium de seconde fusion est une solution beaucoup plus économique que l ’utilisation d’ alliage d’ aluminium de première fusion.
De plus, l'élaboration de pièces à partir d’ alliage d'aluminium recyclé est particulièrement écologique compte tenu de la réduction drastique des émissions de CO2 qu’un tel procédé de fabrication engendre. En effet, le taux de CO2 émis lors de la fabrication d’une pièce en alliage d’ aluminium de seconde fusion est plus de trois moins élevé que celui émis pour une pièce en alliage d’ aluminium de première fusion.

Claims

REVENDICATIONS
1. Alliage d’ aluminium comprenant, en % en poids :
Si : compris entre 6, 5 et 8 ;
Cu : compris entre 0, 15 et 0,35 ;
Mg : compris entre 0,2 à 0,45 ;
Fe : moins de 0,4 ;
Mn : moins de 0,2 ;
Cr : moins de 0, 15 ;
Ni : moins de 0,3 ;
Zn : moins de 0,4 ;
Pb : moins de 0, 1 ;
Sn : moins de 0, 1 ;
Ti : compris entre 0, 1 et 0,2 ;
L’ aluminium et des impuretés inévitables.
2. Alliage selon la revendication 1 , comprenant Si compris entre 7 et 8 % en poids.
3. Alliage selon la revendication 1 ou 2, comprenant, en % en poids : 0, 1 < Mn <0,2.
4. Alliage selon l ’une quelconque des revendications précédentes, comprenant : Mg compris entre 0,3 et 0,4 % en poids.
5. Alliage selon l ’une quelconque des revendications précédentes, comprenant, en % en poids : 0,2 < Fe < 0,4.
6. Alliage selon l ’une quelconque des revendications précédentes, comprenant, en % en poids : 0, 1 < Zn < 0,4.
7. Procédé de fabrication d’un alliage d’ aluminium comprenant les étapes suivantes : a) fournir un alliage d’ aluminium tel que défini à l ’une quelconque des revendications précédentes ; b) réaliser un traitement thermique sur l ’ alliage fourni à l ’ étape a) comportant les étapes suivantes : i) mettre en solution l ’ alliage d’ aluminium à une température de 535 ± 5°C entre pendant une durée comprise entre 145 et 175 mn ; ii) réaliser une trempe à l ’ air ; et iii) réaliser un vieillissement à une température comprise entre 200 et 220°C, de préférence comprise entre 200 et 215°C, pendant une durée comprise entre 90 et 275 min, de préférence comprise entre 195 et 275 min, de préférence encore comprise entre 180 et 260 min.
8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, dans lequel l’alliage d’aluminium fourni à l’étape a) est un alliage de seconde fusion.
9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, comprenant, préalablement à l’étape a), une étape d’ajustement de la quantité des éléments chimiques de l’alliage d’aluminium de seconde fusion pour l’obtention d’un alliage d’aluminium tel que défini à l’une quelconque des revendications précédentes.
10. Pièce pour véhicule automobile comprenant au moins un alliage d’aluminium tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 6.
11. Véhicule automobile comprenant au moins un alliage d’aluminium tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 6 et/ou au moins une pièce telle que définie à la revendication 10.
PCT/EP2023/077763 2022-10-07 2023-10-06 Alliage d'aluminium et procédé de fabrication associé WO2024074701A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FRFR2210305 2022-10-07
FR2210305A FR3140635A1 (fr) 2022-10-07 2022-10-07 Alliage d’aluminium et procédé de fabrication associé

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024074701A1 true WO2024074701A1 (fr) 2024-04-11

Family

ID=85685253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/077763 WO2024074701A1 (fr) 2022-10-07 2023-10-06 Alliage d'aluminium et procédé de fabrication associé

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3140635A1 (fr)
WO (1) WO2024074701A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050224145A1 (en) * 2002-06-25 2005-10-13 Aluminum Pechiney Part cast made from aluminum alloy with high hot strength
WO2017059528A1 (fr) * 2015-10-06 2017-04-13 Rio Tinto Alcan International Limited Zinc en tant qu'additif pour limiter la corrosion provoquée par une contamination par du nickel dans des alliages d'aluminium
WO2021105229A1 (fr) * 2019-11-25 2021-06-03 Amag Casting Gmbh Pièce coulée sous pression, élément de carrosserie doté de cette pièce coulée sous pression, véhicle à moteur pourvu de cet élément de carrosserie ainsi que procédé de fabrication de cette pièce coulée sous pression

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050224145A1 (en) * 2002-06-25 2005-10-13 Aluminum Pechiney Part cast made from aluminum alloy with high hot strength
WO2017059528A1 (fr) * 2015-10-06 2017-04-13 Rio Tinto Alcan International Limited Zinc en tant qu'additif pour limiter la corrosion provoquée par une contamination par du nickel dans des alliages d'aluminium
WO2021105229A1 (fr) * 2019-11-25 2021-06-03 Amag Casting Gmbh Pièce coulée sous pression, élément de carrosserie doté de cette pièce coulée sous pression, véhicle à moteur pourvu de cet élément de carrosserie ainsi que procédé de fabrication de cette pièce coulée sous pression

Also Published As

Publication number Publication date
FR3140635A1 (fr) 2024-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2935397A1 (fr) Alliage d&#39;aluminium al-mg soudable et tres resistant, et produit en un tel alliage
WO2003051998A1 (fr) Composition polymere thermoplastique comprenant un polymere hyperbranche, et articles realises a partir de cette composition
FR2923493A1 (fr) Alliages de fonderie d&#39;al
EP2753723A1 (fr) Acier lamine durcissant par precipitation apres formage a chaud et/ou trempe sous outil a tres haute resistance et ductilite et son procede de fabrication
FR2827614A1 (fr) Produits corroyes soudables en alliage d&#39;aluminium a haute resistance et leur procede de fabrication
FR2826979A1 (fr) Produits lamines soudables en alliage d&#39;aluminium a haute resistance et leur procede de fabrication
EP1404885A1 (fr) Piece coulee sous pression en alliage d&#39;aluminium a haute ductilite
WO2002048414A1 (fr) Piece de securite moulee en alliage al-si
CA2203487C (fr) Acier reparable par soudure pour la fabrication de moules pour matieres plastiques
EP0756017B1 (fr) Alliage aluminium-cuivre-magnésium à résistance élevée au fluage
FR2968675A1 (fr) Produits epais en alliage 7xxx et procede de fabrication
WO2003044235A2 (fr) Bandes en alliage d&#39;aluminium pour echangeurs thermiques
WO2003052151A1 (fr) Pièce coulé sous pression en alliage d&#39;aluminium à haute ductilité et résilience
FR3044328A1 (fr) Tole mince a haute rigidite pour carrosserie automobile
FR2889852A1 (fr) Alliage d&#39;aluminium al-mg soudable et tres resistant, et produit en un tel alliage
EP3019637B1 (fr) Tôle en alliage d&#39;aluminium pour structure de caisse automobile
WO2024074701A1 (fr) Alliage d&#39;aluminium et procédé de fabrication associé
EP0320417B1 (fr) Pièces en alliage d&#39;aluminium, telles que bielles notamment, ayant une résistance à la fatigue améliorée et procédé de fabrication
FR2951097A1 (fr) Procede de fabrication d&#39;un composant structurel pour vehicule a moteur, barre de plaque pour moulage a chaud et composant structurel
FR2878255A1 (fr) Tole en alliage d&#39;aluminium pour automobiles, piece faconnee a partir de cette tole, et procedes de production de cette tole et de cette piece
FR2857376A1 (fr) ALLIAGE DE AlMgSi
FR3114328A1 (fr) Fond de bac batteries pour vehicules electriques
JP2011208178A (ja) 鋳造用アルミニウム合金
WO2023187301A1 (fr) Tôle en alliage 6xxx de recyclage et procédé de fabrication
FR3129408A1 (fr) Bande en alliage 6xxx et procédé de fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23785808

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1