Madame Lelica

de nombreuses industries recherchent des moyens innovants de réduire leurs coûts, de réduire le poids de leurs produits et de réduire leur consommation globale d’énergie. En conséquence, les métaux légers, tels que l’aluminium, le magnésium et le titane, sont de plus en plus considérés comme des alternatives à l’acier. Avec de nouvelles recherches sur les alliages et les technologies de surface comme PEO, les ingénieurs sont en mesure d’utiliser ces métaux légers d’une manière qui aurait été auparavant considérée comme inappropriée., Pour trouver les bonnes solutions matérielles, il est important d’avoir une idée des avantages et inconvénients potentiels de chaque métal, et comment ils pourraient avoir un impact sur le projet à portée de main.

Aluminium

L’Aluminium a longtemps été utilisé comme alternative à l’acier inoxydable:

• Il est moins cher que l’acier à couler et à fabriquer, et le moins cher des métaux que nous regardons livre pour livre.
• sa couche d’oxyde passive lui confère une résistance élevée à la corrosion, qui peut être encore améliorée par anodisation ou PEO.,
• Il représente environ un tiers de la densité de l’acier, ce qui lui confère un rapport résistance / poids utile. Son qui est facilement amélioré par des alliages et des techniques de revêtement.
• L’Aluminium a une ductilité et une malléabilité élevées. En conséquence, il peut être usiné avec précision avec facilité. Cela permet de gagner du temps dans le processus de fabrication, ce qui en fait une option plus verte et plus économique.

malgré ces avantages, il convient de garder à l’esprit:

• La faible dureté de l’aluminium a tendance à lui donner une faible résistance à l’abrasion et à l’usure., Par conséquent, des revêtements résistants à l’usure sont nécessaires dans de nombreuses circonstances pour permettre son utilisation lorsqu’ils offrent des propriétés mécaniques appropriées.
• bien que l’aluminium ait une résistance à la traction assez faible, il existe des alliages qui peuvent l’élever de 70 MPa à environ 700 MPa, offrant un rapport résistance / poids très élevé. Il convient de noter que le prix d’une telle résistance a tendance à être une perte significative de résistance à la corrosion. Les revêtements sont normalement essentiels pour prévenir la corrosion lorsque des alliages à haute résistance tels que les séries 7xxx et 2xxx sont utilisés.,
• bien qu’il soit largement utilisé dans les emballages alimentaires et les ustensiles de cuisine, la biocompatibilité de l’aluminium et ses liens potentiels avec la maladie d’Alzheimer suscitent des inquiétudes. Encore une fois, les revêtements protecteurs peuvent fournir la réponse dans de nombreux cas, aidant à assurer qu’aucune réaction du substrat ne se produit.,

du fuselage d’avion aux canettes de coke, l’aluminium, avec son poids léger, son faible coût et sa facilité de fabrication, se prête à une myriade d’applications d’ingénierie:

• Apple a ouvert la voie à l’utilisation généralisée de l’aluminium pour fabriquer les corps distinctifs de leurs MacBooks, iPhones et iPads. L’enthousiasme de Steve Jobs pour le métal l’a même amené à commander un yacht en aluminium sur mesure. Depuis L’utilisation pionnière de L’aluminium par Apple, c’est maintenant le matériau de choix pour les ordinateurs portables et les téléphones.
• De nombreuses voitures ont un capot en aluminium léger et d’autres panneaux de carrosserie., En règle générale, les principaux composants du moteur tels que les blocs moteurs et les pistons sont maintenant presque exclusivement fabriqués à partir d’alliages de fonte d’aluminium. D’autres composants légers en aluminium tels que les étriers de frein, les boîtiers électriques, les pièces de garniture intérieure contribuent tous à réduire le poids du véhicule et à augmenter le rendement énergétique.,

magnésium

un regain d’intérêt au cours de la dernière décennie a révélé comment les alliages de magnésium et les techniques de revêtement peuvent tirer le meilleur parti de ses propriétés attrayantes:

• Le magnésium est extrêmement léger: il est 75% plus léger que l’acier, 50% plus léger que le titane et 33% plus léger que l’aluminium.
• Il a la plus grande capacité d’amortissement connue de tous les métaux structurels, capable de résister 10 fois plus que l’aluminium, le titane ou l’acier.
• Il est très facile à usiner et peut être moulé par injection.,
• Le magnésium est entièrement biocompatible et ne présente aucun risque de toxicité.

d’autre part, il présente des lacunes bien connues qui limitent son applicabilité plus large.

• Le métal est chimiquement très actif, de sorte que la résistance chimique et à la corrosion a tendance à être faible
• La faible dureté de surface, comme l’aluminium, le rend difficile à utiliser dans les applications tribologiques sans revêtement
• Les préoccupations pérennes concernant l’inflammabilité excluent parfois l’utilisation du magnésium, parfois sans justification., Néanmoins, cet aspect doit encore être considéré comme faisant partie d’un processus de sélection holistique des matériaux.

Depuis l’accord ACEA de 1998, la législation limitant les émissions de carbone a conduit l’industrie automobile à étudier les moyens de rendre le poids extrêmement léger du magnésium adapté à l’usage. Avant ce regain d’intérêt, le magnésium semblait inutilisable dans de nombreux contextes industriels:

• La grande réactivité du magnésium l’avait rendu sensible à la corrosion., Cependant, les alliages récemment découverts et les variantes de plus grande pureté des alliages traditionnels ont une résistance beaucoup plus grande à la corrosion, et de nouvelles techniques de revêtement telles que l’oxydation électrolytique au plasma (PEO) font un oxyde neutre complètement résistant du substrat du métal.
• La faible résistance au fluage du magnésium l’avait rendu impropre aux températures élevées, mais des alliages récemment découverts tels que ZE41& ZWO8203 résistent à la chaleur à des températures extrêmes (c. 400 F). Les revêtements PEO rendent également le magnésium extrêmement résistant à la chaleur.,
• La faible résistance à la traction du magnésium l’avait rendu impropre aux utilisations structurelles, mais de nouveaux alliages et revêtements signifient que ce n’est plus le cas.

à la suite de ces développements, le magnésium est de plus en plus utilisé dans une gamme de paramètres:

• Les sièges D’auto, les outils électriques, les bagages et les caméras ont tous été conçus pour tirer le meilleur parti du magnésium léger et résistant.
• Les ingénieurs militaires ont commencé à utiliser le magnésium dans les boîtes de vitesses d’hélicoptères et les boîtiers de générateurs, comme moyen de fournir une résistance légère aux températures extrêmes.,
• Les cadres et les roues de VTT haute performance sont de plus en plus fabriqués en magnésium léger et résistant à la corrosion.
• Les industries de l’aviation et de l’automobile cherchent de plus en plus à savoir comment le magnésium peut augmenter le rendement énergétique et réduire les gaz à effet de serre.
• des composants complexes, légers et solides tels que ceux que l’on trouve dans les moteurs peuvent facilement être moulés à partir de magnésium.,

des développements passionnants dans les alliages de magnésium, les méthodes de fabrication et les technologies de revêtement font du magnésium un candidat de plus en plus viable pour une solution solide, légère et rentable.

titane

Le titane est significativement plus résistant que l’aluminium et le magnésium, bien que sa densité plus élevée signifie que les rapports résistance / poids pour les trois métaux ont tendance à être similaires. C’est souvent le premier port d’escale pour les ingénieurs qui cherchent à remplacer l’acier dans un exercice d’allègement des composants sollicités., Il a l’avantage supplémentaire d’être très résistant à la corrosion et a également une biocompatibilité très élevée.

Malheureusement, le coût élevé de l’extraction et de la fabrication peut exclure son utilisation pour le grand marché de consommation.

dans l’industrie, le titane peut être trouvé:

• sur les coques de navires, sous-marins et autres structures exposées à l’eau de mer, en raison de sa haute résistance à la corrosion
• dans les prothèses de hanche et les implants dentaires, en raison de sa biocompatibilité et de sa résistance élevées.
• dans les avions, les vaisseaux spatiaux et les missiles.,

Si l’argent n’est pas un problème, le titane est un excellent choix pour un matériau solide et léger. Grâce aux développements dans les technologies de revêtement et aux alliages nouvellement étudiés, le magnésium rentable apparaît de plus en plus comme la solution la plus légère. Ces trois métaux sont souvent considérés simultanément dans les exercices d’allègement, ainsi que les matériaux composites et même les aciers à haute résistance.

Une autre considération souvent négligée est la question de la rigidité. Création d’un acier ou d’un alliage léger (p. ex., aluminium) composant de résistance similaire, dans de nombreux cas, nécessitera l’utilisation d’épaisseurs de paroi plus élevées pour le composant en aluminium par rapport au composant en acier. Une conséquence positive de cela au niveau du composant en aluminium peut en fait être plus rigide que son homologue en acier. Ceci est visible dans les panneaux de carrosserie automobile par exemple, où une carrosserie monocoque en aluminium peut être plus rigide que son homologue en acier. Dans ce cas, il y a un avantage dans la manipulation du véhicule, par exemple, et aussi la résistance aux chocs.