Élaboration par fusion haute fréquence et caractérisation des alliages Al-Co-Ti

Élaboration par fusion haute fréquence etcaractérisation des alliages Al-Co-Ti

 Classement des alliages d’aluminium selon le type de transformation

Les alliages d’aluminium se classent en deux catégories :  Les alliages à durcissement structural qui seront traités thermiquement tels que : La série 2000 : Aluminium-Cuivre (Al-Cu). La série 4000 : Aluminium-Silicium (Al-Si). La série 6000 : Magnésium-Silicium (Al-Mg-Si). La série 7000 : Aluminium-Zinc (Al- Zn). La série 8000 : Aluminium-Lithium(Al- Li). La série 9000 : Aluminium-Autres éléments.  Les alliages sans durcissement structural qui sont déformés par écrouissage tel que : La série 1000 : Aluminium non allié (99% d’aluminium au minimum). La série 3000 : Aluminium-Manganèse (Al-Mn). La série 5000 : Aluminium-Magnésium (Al-Mg)

Les atouts de l’aluminium

La légèreté

L’aluminium se découvrit avec une faible densité, c’est le matériau le plus léger par rapport aux métaux les plus courants

Conductivité électrique et thermique

L’aluminium est un bon conducteur électrique même si avec un poids inférieur à celle du cuivre. Pour cette raison on l’utilise souvent pour les lignes à haute tension. En outre, on le trouve dans les dispositifs de refroidissements à cause de leur super aptitude thermique

Tenue à la corrosion

L’aluminium et ses alliages présentent souvent une meilleure résistance à la corrosion en milieu marin, atmosphérique, industriel et urbain. Sa faible densité influe positivement sur sa résistance à la corrosion, pour cela il contribue à l’épanouissement de leurs applications dans le bâtiment. Sa bonne tenue à la corrosion augmente la durée de vie des équipements des bateaux, automobile… a cause de cette caractéristique ne demande pas une protection particulière (ni peint, ni anodisé). Les produits de corrosion de l’aluminium ont une couleur blanche [7]. 

Aptitude aux traitements de surface

Les traitements de surface sur l’aluminium ont plusieurs objectifs parmi lesquels:  Si la résistance à la corrosion naturelle est faible de certains alliages d’aluminium nécessite une protection superficielle.  Pour éviter La piqùration ou le noircissement de la surface il faut une continuité de l’aspect.  Amélioration des propriétés de surface, la dureté superficielle par exemple,  Une anodisation puis colmatage pigmentaire comme décore [8]. I.2. Propriétés structurales et cristallographiques des systèmes (Al, Co), (Al, Ti), (Co, Ti) et (Al, Co, Ti)

Système (Al, Co) 

Diagramme de phases Al-Co

Le diagramme de phases Al-Co a été étudié pour la première fois par Guillet en 1902 [9, 10], et seulement six ans plus tard, un diagramme de phases complet a été publié qui a fait, sur environ 30 alliages différents, des analyses des courbes de temps en fonction de la température de refroidissement et aussi des recherches métallographiques. Il a identifié trois phases intermétalliques qui, selon leurs compositions, s’appelaient CoAl, Co2Al5 et Co3Al13. Pour un alliage de CoAl presque stœchiométrique avec une composition de 49,9 at% Co, il a obtenu une température de liquidus de 1628°C [11, 12]. On observe sur la zone centrale du diagramme AlCo que la phase dominante est B2-CoAl avec un point de fusion élevé. Bien que cette phase soit connue depuis longtemps et a été étudiée de manière approfondie dans la littérature, ni son comportement de fusion et ni sa gamme d’homogénéité ne sont bien établis. La même valeur pour la température de fusion maximale de CoAl a été signalée en 1933 dans la publication de Köster [13], et aussi sur une figure de son article, qui présente un diagramme de phases partiel 51.7at%Co-100 at% Co, ceci montre une température plus élevée de liquidus d’environ 1650°C ; cependant, cinq ans plus tard, il donne que la température maximale est à 1620°C. La partie riche en aluminium a été mise à jour en 1939 par d’autres chercheurs, et aussi les paramètres de composition et de température des réactions peritectiques conduisant à la formation de toutes les phases connues dans cette partie du diagramme, ils sont déterminés en 1971. Désormais, plusieurs discussions ont été faites sur le nombre de phases apparentes et leurs structures. En 1996, la partie riche en Aluminium du diagramme a été intensément  réinvestie par Gӧdecke et al et Grushko et al [14,15], ils ont signalé l’apparition de six phases stables, se sont Al5Co2, Z-Al3Co, M-Al13Co4, O-Al13Co4, Y-Al13Co4 et Al9Co2. En raison des différences dans la notation des phases Al3Co et Al13Co4, une dénotation de ces phases a été faite, Z-Al3Co et Y-Al13Co4, respectivement. La phase ơ-Al13Co4 a été décrite récemment par Fleischer et al [16]. En 1974, Panteleimonov. et al. [17], ont présenté un diagramme de phases du système binaire complet de AlCo qui montre que, la température de fusion de CoAl est de 1640°C. En outre, de nombreuses autres études sur le système Al-Co ont été publiées. Cependant, elles se concentrent sur la partie riche en Aluminium du diagramme de phases, où une série de péritectiques qui forment des phases intermétalliques, fait l’objet d’une controverse [12]. La figure.1.2.montre le diagramme de phases Al-Co. Figure .I.2. Diagramme de phases Al-Co [12]. En conséquence de cette recherche, deux diagrammes de phases Al-Co différents ont été utilisés dans les constructions des alliages ternaires. Par exemple, le diagramme de phases proposé par Gödecke et al (figure. I.3.a.) [15], a été considéré dans les constructions des Chapitre I Synthèse bibliographique 7 diagrammes Al-Co-Ni [18] et Al-Co-Si [19,20], alors que le diagramme de phases proposé par Grushko et al (figure I.3.b.) [14] a été pris en compte dans les constructions des diagrammes Al-Co-Fe [21], Al-Co-Ni et Al-Co-Pd [22]. Figure .I.3. Diagramme partiel de phases Al-Co présenté par Gӧdecke et al. (a) et Grushko et al. (b) [11, 14, 15].

Structures et données cristallines du système (Al, Co)

Dans la partie riche en aluminium, on remarque plusieurs phases intermétalliques : la phase Al9Co2 d’un réseau cristallin monoclinique: (22 atomes par maille élémentaire) ; et la phase Ϭ-Al13Co4 orthorhombique (102 atomes par maille élémentaire), deux phases du type D811-hexagonales Al3Co et Al5Co2 (28 atomes par maille élémentaire); ce sont des composés intermétalliques complexes d’origine présentant des empilements de clusters , une phase ordonnée B2-AlCo du type CsCl ,d’un réseau cristallin CC, 2 atomes par maille élémentaire , présentant une large gamme d’homogénéité entre 48 – 78,5% at. Co [23,24]. Nota bene : Al13Co4 c’est un composé intermétallique complexe utilisé comme catalyseur d’hydrogénation [25]. Les composés intermétalliques complexes Alx-CoyCe sont des phases solides, qui contiennent au moins deux éléments métalliques différents. Leur structure cristallographique montre un ordre à longue distance et aussi ont des propriétés particulières, différemment à celle des alliages métalliques classiques. Il faut une recherche détaillée au niveau atomique Chapitre I Synthèse bibliographique 8 des composés intermétalliques complexes, pour bien définir la complexité structurale, la nature chimique et la structure électronique résultante dans les propriétés physiques et chimiques de ces composés .