Alliage d'aluminium 6061
L'alliage d'aluminium 6061 (désignation UNS A96061) est un alliage d'aluminium apte au durcissement structural (vieillissement) et contenant principalement du magnésium et du silicium comme éléments d'alliage majeurs. Initialement nommé « Alliage 61S », il a été développé en 1935[1]. Cet alliage présente de bonnes propriétés mécaniques, une excellente soudabilité (en) et est fréquemment utilisé pour l'extrusion[note 1],[2]. C'est l'un des alliages d'aluminium les plus courants pour les applications générales.
| Nom |
6061 |
|---|---|
| Composition |
| Module de Young |
69 gigapascals |
|---|
Il est disponible dans des états prétraités, comme le 6061-O (recuit), et dans des états traités thermiquement, comme le 6061-T6 (traité pour atteindre un durcissement maximal) et le 6061-T651 (traité, revenu et vieilli).
Composition chimique
modifierLa composition de l'alliage 6061 en pourcentage de la masse totale[3] :
| élément constitutif | minimum | maximum |
|---|---|---|
| Aluminium | 95,85 % | 98,56 % |
| Magnésium | 0,80 % | 1,20 % |
| Silicium | 0,40 % | 0,80 % |
| Fer | 0 | 0,70 % |
| Cuivre | 0,15 % | 0,40 % |
| Chrome | 0,04 % | 0,35 % |
| Zinc | 0 | 0,25 % |
| Titane | 0 | 0,15 % |
| Manganèse | 0 | 0,15 % |
| (autres) | 0 | 0,15 % total (0,05 % chacun) |
Propriétés
modifierLes propriétés mécaniques de l'aluminium 6061 dépendent fortement de la trempe ou du traitement thermique du matériau[4]. Cependant, le module de Young est de 69 GPa quel que soit la trempe[5].
6061-O
modifierL'aluminium 6061 recuit (6061-O) possède une résistance à la traction ultime (en) maximale de 150 MPa[6],[7] et une limite d'élasticité maximale de 83 MPa[6] ou 110 MPa[7]. Le matériau présente un allongement à la rupture de 10 à 18 %.
Pour obtenir l'état recuit, l'alliage est généralement chauffé à 415 °C pendant 2 à 3 heures[8].
6061-T4
modifierL'aluminium 6061-T4 possède une résistance à la traction ultime d'au moins 180 MPa[7] ou 210 MPa[6] et une limite d'élasticité d'au moins 110 MPa. Il présente un allongement de 10 à 16 %.
6061-T6
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L'aluminium 6061-T6 est traité pour maximiser le durcissement structural (et donc la limite d'élasticité maximale) pour cet alliage. Il possède une résistance à la traction ultime d'au moins 290 MPa et une limite d'élasticité d'au moins 240 MPa. Les valeurs typiques sont de respectivement 310 MPa et 270 MPa[9],[note 2]. Pour des épaisseurs de 6,35 mm ou moins, le T6 présente un allongement d'au moins 8 % ; pour des sections plus épaisses, l'allongement atteint 10 %.
La valeur typique de conductivité thermique pour le 6061-T6 à 25 °C est d'environ 152 W/m·K. La limite d'endurance sous charge cyclique est de 97 MPa pour 500 millions de cycles entièrement inversés, selon un test de fatigue standard RR Moore[11]. Il convient de noter que l'aluminium ne présente pas un "genou" bien défini sur sa courbe S-N, ce qui suscite des débats quant au nombre de cycles équivalant à une "durée de vie infinie". De plus, la valeur réelle de la limite de fatigue pour une application peut être fortement influencée par les facteurs de dégradation conventionnels tels que la charge (en) ou la finition de surface (en).
Microstructure
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Différents traitements thermiques de l'aluminium contrôlent la taille et la dispersion des précipités de Mg2Si dans le matériau. Des phases secondaires de fer, manganèse et chrome telles le Fe2Si2Al9 et le (Fe,Mn,Cr)3SiAl12 se forment souvent sous forme d'inclusions dans le matériau[12]. Les tailles des joints de grains évoluent également, mais elles ont un impact moins significatif sur la résistance que les précipités.
Les tailles de grains peuvent varier de plusieurs ordres de grandeur en fonction des contraintes appliquées[13]. Certains alliages d'aluminium spécialement traités pour cela ont des diamètres de grains de l'ordre de centaines de nanomètres[14], mais la plupart ont des dimensions comprises entre quelques micromètres et plusieurs centaines de micromètres.[15].
Notes et références
modifier- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « 6061 aluminium alloy » (voir la liste des auteurs).
- Seul l'alliage 6063 (en) est plus populaire dans ce domaine.
- À titre de comparaison, cela dépasse la limite d'élasticité de certains types d'acier inoxydable[10].
- (en) Robert E. Sanders Jr., « Technology Innovation in Aluminum Products », JOM, vol. 53, no 2, , p. 21–25 (DOI 10.1007/s11837-001-0115-7, Bibcode 2001JOM....53b..21S, S2CID 111170376, lire en ligne
)
- (en) « Aluminum Alloys », Materials Management Inc., (consulté le )
- (en) Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate (metric) (rapport), Comité B07 (DOI 10.1520/b0209m-14, lire en ligne)
- (en) « Fiche technique Alcoa 6061 » [archive du ] [PDF] (consulté le )
- (en)Aluminum Standards and Data 2006 Metric SI, par l'Association de l'aluminium.
- ASTM B209
- ASTM B221
- (en) ASM Handbook Committee, Volume 4: Heat Treating, ASM, , 871 p. (DOI 10.1361/asmhba0001205, lire en ligne), « Heat Treating of Aluminum Alloys »
- (en) « Propriétés des matériaux : aluminium 6061-T6 »
- (en) « Fiche technique des matériaux ASM » [archive du ] (consulté le )
- (en) « Fiche technique des matériaux ASM : aluminium 6061-T6 » [archive du ] (consulté le )
- (en) John Hatch, Aluminum: Properties and Physical Metallurgy, ASM International, , 54–104 p. (ISBN 9780871701763), « Microstructure of Alloys »
- (en) Manabu Nakai et Goroh Itoh, « The Effect of Microstructure on Mechanical Properties of Forged 6061 Aluminum Alloy », Materials Transactions, vol. 55, no 1, , p. 114–119 (ISSN 1345-9678, DOI 10.2320/matertrans.ma201324
)
- (en) S. H Lee, Y Saito, T Sakai et H Utsunomiya, « Microstructures and mechanical properties of 6061 aluminum alloy processed by accumulative roll-bonding », Materials Science and Engineering: A, vol. 325, no 1, , p. 228–235 (ISSN 0921-5093, DOI 10.1016/S0921-5093(01)01416-2)
- (en) M.A. Easton et D.H. StJohn, « Improved prediction of the grain size of aluminum alloys that includes the effect of cooling rate », Materials Science and Engineering: A, vol. 486, nos 1–2, , p. 8–13 (DOI 10.1016/j.msea.2007.11.009)
