Extrusions de magnésium et d'alliages d'aluminium
Extrusions d'alliage d'aluminium sont populaires en raison de leur légèreté. Mais existe-t-il un matériau d'extrusion encore plus léger que l'aluminium ? La réponse est oui : les extrusions d'alliages de magnésium. Cet article propose une comparaison concise entre les extrusions de magnésium et d'aluminium, en soulignant leurs principales différences et applications.
Comparaison des poids
Le magnésium (Mg), dont le numéro atomique est 12, est plus léger que l'aluminium (Al), dont le numéro atomique est 13. Reflétant cette différence, les alliages de magnésium ont une densité de 1,74 à 1,85 g/cm³, tandis que les alliages d'aluminium sont plus denses, de 2,68 à 2,80 g/cm³. Par conséquent, les alliages de magnésium sont environ 30% plus légers que les alliages d'aluminium.
Comparaison de la résistance à la corrosion
L'aluminium est connu pour son excellente résistance à la corrosion, ce qui explique en grande partie son utilisation répandue. Lorsqu'il est exposé à l'air, l'aluminium forme une couche d'oxyde mince, dense et adhérente (Al₂O₃) qui agit comme une barrière protectrice, empêchant la poursuite de l'oxydation et de la corrosion. Cette propriété inhérente peut être encore améliorée grâce à des compositions d'alliage spécifiques, telles que la série 5xxx, qui sont conçues pour une résistance accrue dans les environnements marins.
En revanche, le magnésium est beaucoup plus réactif. Bien qu'il forme également une couche d'oxyde lorsqu'il est exposé à l'air, cette couche n'est ni dense ni adhérente et son volume est inférieur à celui du métal de base. Par conséquent, le film d'oxyde se fissure et s'écaille facilement, exposant continuellement le magnésium frais à l'environnement et accélérant la corrosion. En raison de cette vulnérabilité, les alliages de magnésium nécessitent généralement des revêtements ou des traitements de surface spéciaux pour pouvoir être utilisés dans la plupart des applications pratiques.
En comparaison, la résistance à la corrosion de l'aluminium est similaire à celle de l'acier inoxydable, tandis que celle du magnésium est plus proche de celle du fer.
Comparaison des propriétés mécaniques
Vous trouverez ci-dessous une comparaison des propriétés mécaniques des alliages d'aluminium et de magnésium ; les alliages d'aluminium sont plus performants que les alliages de magnésium à tous les égards.
| Propriété | Alliage d'aluminium | Alliage de magnésium |
|---|---|---|
| Densité | 2,68-2,80 g/cm³ | 1,74-1,85 g/cm³ |
| Résistance à la traction | 200-600 MPa (7075-T6 maximum) | 150-350 MPa (ZK60 maximum) |
| Limite d'élasticité | 100-500 MPa | 80-300 MPa |
| Élongation | 5-25% (excellent à température ambiante) | 2-15% (cassant à température ambiante, s'améliore à température élevée) |
| Performance en matière de fatigue | Bonne (résiste aux charges répétées) | Plus faible (sensible aux fissures), mais excellent amortissement des vibrations |
| Dureté | Plus élevé (6061-T6 ~95 HB, 7075-T6 ~150 HB) | Plus bas (AZ31 autour de 60 HB) |
| Performance à haute température | La résistance diminue au-dessus de 150°C | Maintien de la résistance à 200-300°C (par exemple, pièces de moteur) |
| Performance à basse température | Résistant jusqu'à -196°C | Devient cassant en dessous de -50°C |
| Méthodes de traitement | Possibilité d'usinage à froid et à chaud (par exemple, emboutissage, soudage) | Essentiellement travail à chaud (tendance à la fissuration à température ambiante, meilleure à partir de 200°C) |
Comparaison des coûts
Premièrement, le prix des lingots de magnésium est environ 30% plus élevé que celui des lingots d'aluminium, ce qui rend le coût de la matière première pour les extrusions de magnésium plus élevé dès le départ.
Deuxièmement, le magnésium est plus difficile à extruder en raison de sa fragilité et de sa faible ductilité, ce qui double le coût de traitement par rapport aux extrusions d'aluminium. Un contrôle strict de la température est également nécessaire pour éviter la combustion, ce qui augmente encore les coûts de fabrication.
Enfin, les extrusions de magnésium nécessitent des traitements de surface supplémentaires pour la protection contre la corrosion, ce qui ajoute un coût supplémentaire qui n'est généralement pas nécessaire pour les produits en aluminium.
Conclusion
Les extrusions d'alliages de magnésium offrent un avantage significatif en termes de réduction de poids. Cependant, à presque tous les autres égards - y compris la résistance à la corrosion, la solidité, la facilité de fabrication et le coût - ils ne sont pas à la hauteur des extrusions d'aluminium. Par conséquent, les extrusions de magnésium sont principalement choisies pour des applications hautement spécialisées qui exigent une réduction de poids maximale, comme dans l'industrie aérospatiale et d'autres domaines similaires.
Les extrusions d'alliages d'aluminium combinent une faible densité, une excellente résistance à la corrosion et une grande solidité, ce qui les rend exceptionnellement polyvalentes. C'est pourquoi ils sont largement utilisés dans divers secteurs tels que industriel, l'architecture, fenêtre, le mobilier, le transport, décoration, systèmes photovoltaïques, et la construction automobile.