Dans notre vie quotidienne, nous interagissons constamment avec divers matériaux métalliques. Vous êtes-vous déjà demandé de quel métal est fait le boîtier de votre smartphone ? Ou pourquoi les voitures et les vélos sont si légers et pourtant solides ? La réponse à ces questions réside souvent dans un métal que l’on néglige souvent mais qui joue un rôle crucial : l’aluminium.
L'aluminium et ses alliages sont réputés pour leurs propriétés telles que la légèreté, une ductilité élevée, une bonne résistance à la corrosion, une conductivité électrique et thermique élevée, une facilité de recyclage et une excellente usinabilité. Ce ne sont pas seulement des matériaux essentiels pour la fabrication de produits électroniques. et les véhicules, mais sont également largement utilisés dans les industries de la construction, de l'emballage et de l'aérospatiale.
Parmi la famille des alliages d’aluminium, les aluminiums 6061 et 7075 sont particulièrement appréciés en raison de leurs excellentes performances. Alors, quels sont les avantages et les caractéristiques de ces deux alliages d’aluminium ? Quelles sont les différences entre eux ? Dans cet article, nous vous dévoilerons les réponses une par une.
Un aperçu de l’aluminium 6061
L'aluminium 6061, dérivé de la série 6XXX, est l'alliage d'aluminium à usage général le plus courant. Il contient du magnésium, du silicium et du fer comme principaux éléments d'alliage, qui contribuent à un bon équilibre entre résistance, ténacité et ductilité. L'aluminium 6061 présente une excellente formabilité, soudabilité et usinabilité. De plus, il présente une excellente résistance à la corrosion, même lorsque la surface est rayée. Si une protection supplémentaire est nécessaire, elle peut être anodisée pour ajouter une fine couche protectrice, disponible en différentes couleurs.
L'aluminium 6061 présente également une excellente traitabilité thermique. Les conditions courantes de traitement thermique telles que T4, T6 et T651 peuvent améliorer considérablement ses propriétés mécaniques, améliorant ainsi ses performances et le rendant plus adapté à des applications spécifiques.
Il convient de mentionner que dans la série d'alliages d'aluminium 6XXX, le 6063 est également un choix populaire, avec le magnésium et le silicium comme principaux éléments d'alliage. Il offre une excellente formabilité et une excellente finition de surface, ce qui le rend hautement préféré pour les processus d'extrusion. Cependant, sa résistance n'est qu'environ la moitié de celle du 6061, c'est pourquoi il est principalement utilisé dans les applications architecturales et décoratives où une résistance élevée n'est pas critique, comme les cadres de fenêtres et les cadres de portes décoratifs.
Application de l'aluminium 6061
L'aluminium 6061 est largement utilisé dans diverses applications structurelles et techniques nécessitant une certaine solidité et une résistance élevée à la corrosion, telles que :
Construction de ponts, toits et autres éléments structurels.
Composants automobiles tels que châssis de voiture, châssis et roues.
Coques, ponts et autres composants structurels dans la construction de bateaux et de navires.
Connecteurs électriques, dissipateurs thermiques et boîtiers dans les appareils électroniques.
Pièces, outils et accessoires usinés avec précision.
Articles de sport comme du matériel de camping, des cannes à pêche et des bâtons de randonnée.
Un aperçu de l’aluminium 7075
L'aluminium 7075, dérivé de la série 7XXX, comprend du cuivre et du zinc comme principaux éléments d'alliage. Il est connu pour sa résistance supérieure à la fatigue et constitue l’un des alliages d’aluminium les plus résistants disponibles, comparable à de nombreux aciers. L'alliage d'aluminium Malgré 7075 est également hautement traitable thermiquement, ce qui lui permet d'atteindre une résistance extrêmement élevée et divers degrés de résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte grâce au traitement thermique. Les conditions courantes de traitement thermique incluent T6, T651, T73 et T76. Grâce à sa haute résistance, le 7075 conserve une bonne usinabilité et peut être usiné selon des tolérances serrées, bien qu'il nécessite plus de puissance et un outillage spécifique par rapport au 6061. Cependant, le 7075 est un mauvais choix pour le soudage et n'est pas aussi résistant à la corrosion que le 6061, nécessitant souvent une protection. revêtements et coûtent plus cher.
L'alliage d'aluminium 7075 est également hautement traitable thermiquement, ce qui lui permet d'atteindre une résistance extrêmement élevée et divers degrés de résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte grâce au traitement thermique. Les conditions courantes de traitement thermique incluent T6, T651, T73 et T76.
Application de l'aluminium 7075
L'aluminium 7075 est principalement utilisé dans des applications structurelles et techniques de haute performance qui exigent un rapport résistance/poids et une résistance à la fatigue exceptionnels, en particulier dans :
Structures d'avion, y compris les ailes, les cadres de fuselage et d'autres composants critiques.
Matériel militaire, tel que les blindages, les armes et les composants de missiles.
Articles de sport de haute performance, comme les vélos haut de gamme, les équipements d'escalade et les équipements de sport de compétition.
Systèmes de freinage, supports de moteur, châssis, moyeux de roues et autres pièces d'automobiles, de trains et de navires.
Matrices de moulage sous pression, matrices d'extrusion, équipements de traitement de précision, équipements d'automatisation et autres machines de fabrication.
Comparaison des propriétés : aluminium 6061 et aluminium 7075
Ensuite, nous différencierons ces deux alliages par leur composition chimique, leur densité, leurs propriétés mécaniques, leurs caractéristiques chimiques, leur soudabilité et leur coût.
Composition
Élément
6061 Aluminium
7075 Aluminium
Aluminium (Al)
97,9%
90,0%
Zinc (Zn)
-
5,6%
Magnésium (Mg)
1,0%
2,5%
Chrome (Cr)
0,2%
0,23%
Cuivre (Cu)
0,28%
1,6%
Silicium (Si)
0,6%
-
Dans l'alliage d'aluminium 6061, le magnésium (Mg) se combine au silicium (Si) pour former des précipités de Mg2Si, ce qui améliore considérablement la résistance de l'alliage.
Dans l'alliage d'aluminium 7075, le zinc (Zn) est le principal élément d'alliage, avec sa teneur allant jusqu'à 5,6 % responsable de la résistance et de la dureté remarquables de l'alliage, ce qui le rend adapté aux applications à fortes contraintes. Le magnésium doit interagir avec le Zn et le Cu pour former des précipités fortifiants, améliorant ainsi la résistance exceptionnelle de l'alliage. Les effets du Si sont éclipsés par ceux du Zn et du Mg dans le 7075, son rôle principal étant davantage lié au raffinement de la structure des grains lors de la coulée.
Densité
L'aluminium et ses alliages sont légers et ont des densités relativement similaires. Plus précisément, les alliages d'aluminium 6061 et 7075 contiennent une grande quantité d'aluminium et d'autres quantités spécifiques de matériaux métalliques de différentes densités. Les densités des deux alliages varient donc légèrement, mesurant respectivement environ 2,7 g/cm³ et 2,81 g/cm³.
Cette légère variation de densité souligne la composition fondamentale de l'alliage et contribue à son adoption généralisée dans diverses industries où la réduction de poids est cruciale.
Propriétés mécaniques
Pour obtenir une comparaison intuitive, nous avons compilé les données dans le tableau suivant, comparant l'état de traitement thermique T6 le plus couramment utilisé, pour les alliages d'aluminium 6061 et 7075.
Articles
Aluminium 6061 T6
Aluminium 7075 T6
Métrique
Anglais
Métrique
Anglais
Limite d'élasticité
276 MPa
40 000 livres par pouce carré
503 MPa
73 000 livres par pouce carré
Module d'élasticité
68,9 GPa
10 000 ksi
71,7 GPa
10 400 ksi
Conductivité thermique
167 W/m-K
1 160 BTU-po/h-pi2_0F
130 W/m-K
900 BTU-po/h-pi2_0F
Point de fusion
1080-12050F
582-6520C
890-11750F
477-6350C
Résistivité électrique
3,99 x 10-6 ohm-cm
-
5,15 x 10-6 ohm-cm
-
Dureté (Brinell)
95
-
150
-
Usinabilité
Bien
Équitable
Limite d'élasticité
La limite d'élasticité fait référence à la contrainte maximale qu'un matériau peut supporter avant de subir une déformation plastique permanente. Au-delà de ce point, le matériau ne reprendra pas sa forme initiale une fois la contrainte supprimée. La limite d'élasticité de l'aluminium 7075 est beaucoup plus élevée que celle de l'aluminium 6061, ce qui est principalement attribué à la teneur plus élevée en zinc et en magnésium de l'aluminium 7075. Ces éléments forment des précipités renforçants qui améliorent considérablement la résistance de l'alliage.
Bien que l'aluminium 6061 améliore également sa résistance grâce au traitement thermique et au durcissement par précipitation, ses principaux éléments d'alliage, le magnésium et le silicium, sont présents en quantités moindres, ce qui entraîne une résistance relativement inférieure. Cependant, l'aluminium 6061 ne doit pas être considéré comme fragile, car sa limite d'élasticité de 276 MPa n'est que légèrement inférieure à celle de certains aciers à faible teneur en carbone.
Module d'élasticité
Le module d'élasticité est une mesure de la rigidité d'un matériau. Il s'agit du rapport contrainte/déformation dans la limite élastique, représentant la capacité du matériau à résister à la déformation sous une charge appliquée. Un module d'élasticité plus élevé indique un matériau plus rigide et moins sujet à la déformation sous contrainte.
7075 et 6061 ont des modules d'élasticité similaires (71,7 GPa contre 68,9 GPa). En effet, le module d'élasticité est principalement déterminé par la liaison atomique au sein du matériau, plutôt que par les éléments d'alliage spécifiques ou les processus de traitement thermique utilisés pour produire les alliages.
Conductivité thermique
Bien que toutes les formes d’alliages d’aluminium soient de bons conducteurs thermiques, différents éléments d’alliage peuvent altérer la microstructure de l’aluminium, affectant ainsi sa conductivité thermique. L'alliage d'aluminium 6061 a une conductivité thermique plus élevée (167 W/m·K), principalement parce que ses éléments d'alliage, le magnésium et le silicium, ont un impact minimal sur la conductivité thermique de la matrice en aluminium. En revanche, l'alliage d'aluminium 7075 a une conductivité thermique plus faible (130 W/m·K) en raison de sa teneur élevée en zinc et en cuivre. Ces éléments forment des composés complexes et précipitent qui dispersent le flux de chaleur, réduisant ainsi la conductivité thermique globale.
Dureté
La dureté de l'alliage d'aluminium 7075 est généralement supérieure à celle de l'aluminium 6061. Dans l'aluminium 7075, la teneur élevée en zinc et en magnésium facilite la formation de nombreux précipités de MgZn2, exceptionnellement durs, améliorant ainsi considérablement la dureté globale de l'aluminium 7075. La présence de cuivre amplifie encore cet effet. Même si le cuivre seul contribue peu à la dureté, son interaction avec le zinc et le magnésium élève les propriétés mécaniques du matériau.
À l'inverse, dans l'aluminium 6061, les précipités de Mg2Si formés par le magnésium et le silicium améliorent effectivement la dureté, mais en raison de leur teneur plus faible, l'amélioration est limitée. L'état T6 de l'aluminium 6061 est particulièrement conçu pour équilibrer résistance et maniabilité.
Usinabilité
Les alliages d'aluminium 6061 et 7075 possèdent des caractéristiques d'usinabilité louables. Cependant, une dureté et une résistance plus élevées rendent généralement la coupe et le façonnage plus difficiles, augmentant ainsi la difficulté de l'usinage. C'est pourquoi l'aluminium 7075 est plus difficile à usiner.
En revanche, l'aluminium 6061 peut être facilement coupé, fraisé, percé et coulé, présentant une meilleure usinabilité que l'aluminium 7075 en raison de sa résistance modérée, de sa ductilité et de ses forces de coupe inférieures pendant l'usinage. En conséquence, l'alliage d'aluminium 6061 constitue le choix de prédilection pour de nombreux composants usinés, car il allie harmonieusement usinabilité, résistance et autres propriétés souhaitables.
Caractéristiques chimiques
Ici, nous nous concentrons principalement sur la résistance à la corrosion et l’anodisation pour vérifier la différence de leurs caractéristiques chimiques.
Résistance à la corrosion
L'alliage d'aluminium 6061 a une résistance à la corrosion nettement meilleure que le 7075. En effet, le 6061 contient du magnésium et du silicium et a une teneur en cuivre plus faible. Les précipités formés par le magnésium et le silicium dans la matrice aluminium, comme le Mg2Si, ne diminuent pas significativement la résistance à la corrosion de l'alliage. Au contraire, la répartition uniforme de ces précipités permet d’éviter une corrosion localisée. En revanche, la teneur élevée en zinc et en cuivre de l’alliage d’aluminium 7075 forme des précipités sujets à la corrosion tels que Al2CuMg et MgZn2. Ces précipités conduisent à des cellules galvaniques localisées, rendant l'alliage plus sensible à la corrosion lorsqu'il est exposé à des environnements humides ou corrosifs. De plus, la présence de cuivre favorise en outre la corrosion par piqûres et fissures.
Anodisation
L'anodisation est un processus de passivation électrolytique qui augmente l'épaisseur de la couche d'oxyde naturel à la surface de l'aluminium et de ses alliages. Ce processus améliore la résistance à la corrosion, la résistance à l’usure et la capacité à accepter les colorants ou autres revêtements.
Les alliages d'aluminium 6061 et 7075 peuvent être anodisés avec succès pour obtenir une résistance à la corrosion et des propriétés de surface améliorées. L'aluminium 6061, avec sa microstructure plus uniforme, est plus facile à anodiser, formant une couche d'oxyde uniforme, dense et fortement adhérente. D'autre part, en raison de la teneur élevée en zinc et en cuivre, l'anodisation de l'aluminium 7075 a tendance à produire une couche d'oxyde d'épaisseur inégale et de nombreux pores locaux. La couche d'oxyde du 7075 a également tendance à avoir une adhérence plus faible au substrat, ce qui la rend sujette au pelage ou à la fissuration. Par conséquent, l'anodisation de l'aluminium 7075 peut nécessiter des mesures de contrôle de qualité plus strictes et des coûts plus élevés pour garantir une couche d'oxyde uniforme et sans défaut.
Soudabilité
L'aluminium 6061 est connu pour son excellente soudabilité. Sa résistance modérée et sa bonne résistance à la fissuration lors du soudage contribuent à sa soudabilité globale. Cet alliage peut être soudé à l'aide de diverses méthodes, notamment le soudage à l'arc sous gaz métallique (GMAW), le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) et le soudage par résistance.
Bien que l’alliage d’aluminium 7075 soit également soudable, il pose plus de défis que l’aluminium 6061. La résistance et la dureté élevées de l'alliage peuvent entraîner une augmentation des contraintes et des fissures dans les joints soudés. De plus, comme le point de fusion du zinc est bien inférieur à celui de l’aluminium, le zinc fondra avant l’aluminium pendant le processus de soudage. La fusion et la volatilisation précoces du zinc entraîneront la formation de phases riches en zinc dans la zone de soudage, sujettes à la porosité et à la fissuration pendant le processus de soudage, réduisant ainsi la qualité du soudage. Si des pièces en aluminium 7075 doivent être connectées, elles ne peuvent être connectées qu'avec des rivets ou d'autres fixations.
Coût
En général, l’aluminium 7075 a tendance à être plus cher que l’aluminium 6061. Principalement, le 7075 contient une proportion plus élevée de zinc et de cuivre, qui sont plus coûteux, ce qui entraîne des coûts de matières premières plus élevés. De plus, l'aptitude au traitement de l'alliage d'aluminium 7075 est relativement médiocre, en particulier lors des processus de découpe et de soudage, qui nécessitent des exigences technologiques et des coûts plus élevés. De plus, la dureté et la résistance élevées du 7075 entraînent une usure plus rapide des outils et des temps de traitement plus longs, augmentant ainsi les coûts de fabrication.
Aluminium 6061 ou 7075 : lequel convient le mieux à votre application ?
Jusqu'à présent, nous avons une compréhension globale des différences entre les alliages d'aluminium 6061 et 7075. Tous deux possèdent d’excellentes propriétés mécaniques et sont largement utilisés. Mais concernant votre candidature, laquelle est la plus adaptée ? La sélection dépend principalement des environnements d'utilisation spécifiques, des exigences de performances et des considérations de coût. Nous avons résumé ci-dessous les conseils pour vous aider à prendre des décisions éclairées.
1. Généralement, l’alliage d’aluminium 6061 peut être le choix principal. Parce qu'il est plus rentable et que sa bonne aptitude au traitement et à la soudabilité facilite son travail. Malgré sa résistance moyenne, l'aluminium 6061 peut répondre aux exigences d'un large éventail d'applications dans les domaines de la construction, des transports et de l'électronique.
2. Lorsque vos produits sont utilisés en milieu marin, il est préférable de choisir l’aluminium 6061. Il ne s’agit pas simplement de la résistance à la corrosion supérieure du 6061 à celle du 7075, mais aussi d’un souci d’adéquation économique de l’alliage sélectionné. Bien que grâce à des traitements de surface appropriés, les deux alliages possèdent une résistance exceptionnelle à la corrosion, l'aluminium 7075 utilisé dans de telles conditions semble gaspiller son potentiel pour d'autres utilisations exigeantes.
3. Dans les situations suivantes, l'aluminium 7075 est plus efficace pour réaliser les fonctions de votre application.
Le coût n'est pas une préoccupation majeure.
Une résistance et une dureté plus élevées sont requises. Cela s’applique principalement à des domaines tels que l’aérospatiale, l’armée et la fabrication automobile haut de gamme.
Vos produits seront utilisés sous chargement cyclique à long terme. Parce que la bonne résistance à la fatigue de l’aluminium 7075 peut maintenir des performances stables dans de telles circonstances.
Conclusion
Les alliages d’aluminium font partie des métaux les plus utilisés dans les procédés de fabrication. Cependant, compte tenu de la grande variété d’alliages d’aluminium disponibles, il serait difficile de choisir celui qui convient le mieux à votre projet. En tant que l'un des plus grands fabricants certifiés ISO 9001 spécialisé dans les pièces de quincaillerie personnalisées en Chine, nos experts peuvent vous aider dans le processus de sélection des matériaux. Si vous recherchez des services d'usinage CNC ou d'extrusion d'aluminium pour votre projet d'aluminium 6061 ou 7075, n'hésitez pas à nous contacter.
