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Caractéristiques du zinc pur
Les propriétés les plus significatifs de zinc sont :
le zinc cristallise dans le système hexagonal compact (hcp),
ses paramètres de maille : (a=2,66nm et c=4,5nm),
sa masse volumique :Zn = 7,1g.cm-3 [10],
métal mi-dur,
son principal emploi : revêtement avec d’autres métaux par galvanisation (protection
contre la corrosion).
son point de fusion est relativement bas : 419,5°C [11],
Sa grande pression de vapeur qui évolue avec la température [12].
Ces deux dernières propriétés ont pour effet de faciliter son évaporation lors du soudage [ 12].
Les différents domaines d’applications de zinc dans l’industrie sont représentés sur la figure I-1
Etude bibliographique
Les différents domaines d’application de zinc dans l’industrie [13].
Les familles d’alliages d’aluminium Classification des alliages d’aluminium pur ayant de mauvaises caractéristiques mécaniques, il est presque toujours employé avec des éléments d’addition pour améliorer ses propriétés mécaniques [14,15]: Les éléments d’addition dans les alliages d’aluminium peuvent être soit en solution, soit sous forme de précipités [16 ].
La différence entre les alliages est essentiellement liée à l’élément d’addition principal. L’addition d’éléments secondaires comme le fer, le zirconium¸ le vanadium, le bismuth, le nickel et le titane [17] peuvent engendrer la formation d’intermétalliques [18,19]. Ils peuvent également augmenter les propriétés mécaniques et/ou de résistance à la corrosion [17]. Les éléments comme le titane et le zirconium sont utilisés en très petite quantité et c ontribuent significativement à la réduction de la taille des grains [ 12].
Etude bibliographique
Enfin des éléments peuvent être présents dans l’alliage sans qu’ils aient été ajoutés volontairement ; ce sont les impuretés dont les plus importants sont le fer et le silicium, et dont il faut contrôler précisément la teneur pour certaines utilisations. L’alliage 1050 appartient à la série 1000, c’est -à-dire un alliage d’aluminium sans élément d’addition et ne comportant que les impuretés fer et silicium. Il s’agit d’un alliage dont la pureté est supérieure à 99,5%.
La combinaison avec les impuretés peut, toutefois, conduire à la formation de différents type s de phases intermétalliques [20]:
une phase stable Al3Fe,
des phases métastables AlxFey, Al6Fe, Al2Fe9 et enrichies en silicium-Al-Fe-Si,-Al-Fe-Si, Al3FeSi, Al4FeSi2.
Nous désignerons les alliages d’aluminium suivant les normes de l’aluminium Association des états unis. Ces normes affectent à chaque type d’alliage un nombre de quatre chiffres qui permet de les classer en séries (tableau I-2). Parmi ces huit classes, une autre distinction peut être faite entre les alliages à base d’aluminium [21,22] (voir tableau I-3):
• les alliages traitables thermiquement ou alliages à durcissement structural
• les alliages non traitables thermiquement (alliages de fonderie ou de corroyage).
La principale différence entre ces deux groupes est, entre autres, la façon d’obtenir des hautes valeurs de résistance mécanique et de dureté.
Le tableau I-4 indique les différentes températures de fusion et d’ébullition pour ces éléments. Une caractéristique importante du magnésium, du zinc et du lithium est qu’ils possèdent tous une pression de vapeur à l’équilibre beaucoup plus élevée que celle de l’alu minium à toutes températures
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I: ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I-1- Les alliages aluminium-zinc
I-1-1- Généralités
I-1-2- Caractéristiques de l’aluminium pur
I-1-3- Caractéristiques du zinc pur
I-1-4- Les familles d’alliages d’aluminium
I-1-4-1- Classification des alliages d’aluminium
I-1-4-2- Particules intermétalliques
I-2- Diagramme de phases du système binaire Al-Zn
I-3- Solidification des matériaux
I-3-1- Germination
I-3-2- Croissance des grains
I-3-3- Notion de surfusion de constitution
I-3-4- Décomposition spinodale
I-3-4-1- Le concept de la décomposition spinodale
I-3-4-2- Décomposition spinodale dans les alliages Al-Zn
I-3-5- Structures de solidification des alliages sous forme de solutions solides
I-3-5-1- Structure cellulaire
I-3-5-2- Structure dendritique
I-3-5-2-a- Espacement primaire et secondaire des bras de dendrites
I-3-5-2-b- Dendrites colonnaires et dendrites équiaxes
I-4- Références bibliographiques du chapitre I
CHAPITRE II : ELABORATION, MATERIAUX ET CARACTERISATION
II-1- Introduction
II-2- Elaboration des alliages par fusion haute fréquence sous induction magnétique
II-2-1- Principe et caractéristiques de la fusion haute fréquence sous induction magnétique
II-2-1-1- Introduction
II-2-1-2- Principes physiques
II-2-1-2-1- Induction électromagnétique
II-2-1-3- Profondeur de pénétration
II-2-1-4- Fréquences de fonctionnement
II-2-1-5- Caractéristiques du chauffage par induction
II-2-2- Matériaux étudiés
II-2-2-1- Choix de l’alliage
II-2-2-2- Composition chimique de l’alliage étudié
II-2-2-3- Les différentes étapes de l’élaboration des alliages
II-2-2-4- Traitement thermique
II-3- Méthodes de caractérisation
II-3-1- Microscopie optique
II-3-1-1- Mesure de la taille moyenne des grains
II-3-2- Microscopie électronique à balayage (SEM ou MEB)
II-3-2-1- Morphologie et contraste chimique
II-3-2-2- Spectrométrie X en dispersion d’énergie (EDX)
II-3-3- Diffraction des rayons X
II-3-4- Microdureté
CHAPITRE III : RESULTATS
PARTIE 1: Caractérisation microstructurale des alliages Al-Zn synthétisés
III-1-1- Introduction
III-1-2- Alliage Al-10%Zn
III-1-2-1- Etat brut
III-1-2-1-1- Observation par microscopie optique
III-1-2-1-2- Caractérisation par microscopie électronique à balayage
III-1-2-1-2-a- Observation par MEB avant attaque chimique
III-1-2-1-2-b- Analyse chimique par EDX avant attaque chimique
III-1-2-1-2-c- Observation par MEB après attaque chimique
III-1-2-1-2-d- Analyse chimique par EDX après attaque chimique
III-1-2-1-3- Diffraction des rayons X
III-1-2-2- Etat traité
III-1-2-2-1- Observation par microscopie optique
III-1-2-2-2- Observation par microscopie électronique à balayage
III-1-2-2-3- Analyse chimique par EDX
III-1-2-2-4- Diffraction des rayons X
III-1-3- Alliage Al-30%Zn
III-1-3-1- Etat brut
III-1-3-1-1- Observation par microscopie optique
III-1-3-1-2-a- Observation par MEB après attaque chimique
III-1-3-1-2-b- Analyse chimique par EDX après attaque chimique
III-1-3-1-3- Diffraction des rayons X
III-1-3-2- Etat traité
III-1-3-2-1- Observation par microscopie optique
III-1-3-2-2- Observation par microscopie électronique à balayage
III-1-4- Alliage Al-40%Zn
III-1-4-1- Etat brut de fusion
III-1-4-1-1- Observation par microscopie optique
III-1-4-1-2- Diffraction des rayons X
III-1-4-2- Etat traité
III-1-4-2-1- Observation par microscopie électronique à balayage
III-1-5- Alliage Al-50%Zn
III-1-5-1- Etat brut de fusion
III-1-5-1-1- Observation par microscopie optique
III-1-5-1-2- Diffraction des rayons X
III-1-5-2- Etat traité
III-1-5-2-1- Observation par microscopie optique
PARTIE 2: Propriétés structurales
III-2-1- Compositions étudiées et spinodale
III-2-2- Paramètre cristallin
III-2-3- Microdureté
III-2-4- Relation entre la taille de grain et la microdureté
III-2-5- Vitesse de solidification
Références bibliographiques du chapitre III
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
