Une étude d’optimisation d’un alliage moulé AlZn10Si8Mg

Contexte

Certaines fonderies rencontrent des difficultés pour obtenir les caractéristiques mécaniques de la norme (principalement Rp0,2 et allongement) avec l’alliage AlZn10Si8Mg coulé en coquille ou en moulage sable.
L’alliage AlZn10Si8Mg est un alliage autotrempant et autodurcissant (sans traitement thermique) dont les propriétés mécaniques sont obtenues à l’issue d’une étape de maturation de quelques jours.

Les tableaux ci-après montrent que sans atteindre les caractéristiques mécaniques de l’AlSi7Mg0,6, celles de l’AlZn10Si8Mg sont relativement intéressantes (tableau 1) et cela sans traitement thermique et avec de très bonnes propriétés de fonderie (tableau 2).

Tableau 1 – Valeurs minimales de la norme NF EN 1706 pour AlZn10Si8Mg comparativement à l’AlSi7Mg0,6

Tableau 2 – Valeur des propriétés de fonderie de AlZn10Si8Mg comparativement à l’AlSi7Mg0,6

Son élaboration est similaire à celle des AlSi7Mg, et comme ce dernier, il peut être modifié et affiné. Les inconvénients sont sa forte oxydabilité (surtout au-dessus de 850°C), sa tendance à dégrader les réfractaires et une moins bonne tenue à la corrosion.

Objectif de l’étude conduite par le pôle FMC

L’objectif de notre projet est, après une phase de synthèse bibliographique, de couler des éprouvettes qui seront caractérisées pour mettre en évidence les performances mécaniques et l’atteinte des valeurs de la norme et la dispersion sur les valeurs en particulier et diffuser les bonnes pratiques et résultats du projet.

Pour ce faire, un programme de travaux comportant trois volets principaux a été défini :

• Volet 1: Synthèse bibliographique sur l’Al Zn10Si8Mg. Cette partie de l’étude vise à réaliser un état de l’art sur l’alliage étudié, notamment l’évolution des propriétés mécaniques en fonctions des paramètres tels que la durée de la maturation ou encore la composition chimique, … . Par ailleurs, ce dernier paramètre sera étudié plus finement via des calculs ThermoCalc. Ces calculs permettent de prédire la présence de différents composés présents à différentes températures ou encore l’impact d’une variation de composition (tout en respectant la fourchette de la Norme EN 1706) sur l’évolution des composés présents ;
• Volet 2: Réalisation d’éprouvettes de caractérisation normalisées à la fonderie expérimentale en moulage sable et coquille. Jusqu’à présent, 40 barreaux coulés en coquille et 30 barreaux coulés en sable ont été réalisés. Ces barreaux ont ensuite été usinés en éprouvettes de traction normalisées et font l’objet d’étude du volet 3 ;
• Volet 3 : Caractérisations mécaniques et microstructurales. Dans ce volet, il est prévu de réaliser un examen de santé interne des éprouvettes avant de les solliciter en traction pour acquérir leurs caractéristiques de traction (Rp0,2, Rm et Allongement). La structure des barreaux et des éprouvettes mécaniques sera examiné sur coupe et corrélée aux mesures de dureté. Enfin, une exploration des faciès de rupture des éprouvettes de traction sera réalisée au MEB afin de comprendre le mode de ruine du matériau.

Vous souhaitez en savoir davantage sur ce projet ? N’hésitez pas à contacter :

Michel Stucky ou Zhao-Huvelin Zhao Ingénieurs Métallurgistes, pôle FMC (Fonderie Forge Métallurgie à Chaud) Cetim