Les alliages (Sciences & Techniques)

« Le bronze est le plus vieil alliage connu.À l'origine il se composait de trois parts de cuivre pour une part d'étain (soit 75% et25%).

Aujourd'hui, les bronzes représentent, dans un sens plus large, toute la famille des alliages de cuivre, renfermant nonseulement de l'étain, mais aussi du zinc, du nickel, de l'aluminium, du plomb, ou du phosphore ; chaque alliage de bronze présentedes propriétés bien distinctes.

Les bronzes phosphoreux, notamment, sont des alliages élastiques et non-magnétiques, utilisés enélectricité.

Pour des teneurs en phosphore supérieures à 0,3%, les bronzes phosphoreux sont plus durs : dans ce cas, on lesdestine à la fabrication des roulements à billes des moteurs.

Un alliage contenant non seulement du phosphore mais aussi duplomb sera particulièrement bien adapté aux hautes vitesses de rotation et aux hautes pressions des turbines. Les bronzes à plomb seul (sans phosphore) sont utilisés en ornementation et en plomberie, y compris dans les canalisations d'eauchaude et de vapeur.

Les bronzes contenant des taux en plomb supérieurs à 20% sont particulièrement résistants. Les bronzes à aluminium sont des alliages cuivre-aluminium qui contiennent peu ou pas d'étain, mais souvent du nickel, du fer oudu manganèse.

Ces alliages ont une excellente résistance, à la fois mécanique et chimique : ils ne s'oxydent pas et ne sont pasaltérés par les acides.

On les utilise volontiers dans la construction des hélices de bateaux, des équipements hydrauliques et descuves et autres accessoires de l'industrie chimique. Un alliage de cuivre, le laiton Anciennement appelé "cuivre jaune", le laiton est encore aujourd'hui l'alliage de cuivre le plus couramment utilisé.

Formant tout unsous-groupe à eux seuls, les alliages de cuivre et de zinc constituent les laitons, qui peuvent également contenir de petitspourcentages d'étain, de plomb, ou d'aluminium.

Les laitons à cuivre et zinc seuls (généralement dans un rapport 70% - 30%)sont très ductiles (étirables) : ils sont utilisés pour fabriquer les fils électriques, les douilles d'ampoules, les valves, et lesaccessoires de plomberie.

Plus il y a adjonction d'autres métaux, moins les laitons sont ductiles, tout en restant malléables.

Lavariété cuivre, zinc, et nickel (dans un rapport typique 66% - 17% - 18%) possède un lustre argenté qui est utilisé enélectroplacage pour argenter les bijoux ainsi que de nombreux ustensiles de cuisine. Parmi les variétés particulières d'alliages cuivre-zinc, il faut noter la combinaison avec de l'étain (à hauteur de 8 à 10%), assorti ounon de nickel : conçu à l'origine pour fabriquer les fusils et les pièces d'artillerie ; ce bronze à canon est utilisé aujourd'hui commematière première pour produire les roulements à billes et de nombreux autres composants industriels. Les alliages d'aluminium Les alliages d'aluminium sont d'invention récente : à la différence de leurs prédécesseurs - alliages de fer et alliages de cuivre -, ilsne sont apparus sur le marché qu'à la fin du XIXe siècle.

Les alliages d'aluminium et de silicium, auxquels sont ajoutées de faiblesdoses de cuivre, de fer, ou de nickel, sont légers et résistants, et servent de matière première pour les blocs moteur et pour denombreux composants utilisés dans l'industrie aéronautique.

Il en est de même des alliages d'aluminium et de zinc (avec de faiblesquantités de cuivre, de magnésium, ou de manganèse) qui sont très résistants. Les alliages d'aluminium contenant environ 7% de magnésium et 1% de manganèse sont, pour leur part, faciles à travailler enindustrie, par forgeage, laminage et étirage. Le duralumin est un alliage d'aluminium additionné de cuivre, de magnésium et de manganèse d'une très grande dureté.

Il doitcette propriété à son processus de fabrication.

Cette technique dite "durcissement par vieillissement structural" fut découverte parle métallurgiste allemand Alfred Wilm en 1909, alors qu'il se livrait à des expériences de fabrication d'alliages d'aluminium,notamment avec une variété contenant 3,5% de cuivre et 0,5% de magnésium. Alfred Wilm avait chauffé son mélange à 500°C avant de l'immerger dans de l'eau froide pour le refroidir brutalement, unprocédé appelé la trempe.

Wilm ne remarqua pas immédiatement de durcissement supplémentaire de son alliage par cetteméthode, mais en l'examinant à nouveau au bout de quelques jours, il constata que l'alliage avait acquis une plus grande dureté.Ainsi fut découvert le duralumin aux propriétés très résistantes. Le duralumin a connu un grand succès comme matériau industriel, notamment dans l'aéronautique qui en fait un usage abondant(construction de fuselages d'avion et d'étages de fusée).

Un duralumin typique contient près de 95% d'aluminium, avec 3,5 à4,5% de cuivre ; 0,4 à 0,7% de magnésium ; 0,4 à 0,7% de manganèse ; et jusqu'à 0,7% de silicium. Le durcissement par vieillissement. »