Les aluminium hypersiliciés (Si > 11.7 %) présentent une tenue à l'usure améliorée par rapport aux autres famille d'alliages d'aluminium. Ces propriétés tribologiques sont liée au pavés de silicium dispersés dans la matrice. Cette microstructure très spécifique font des hypersiliciés des CMM (Composite à Matrice Métallique) naturels.

Al_Si_hypersilici__aluminium
Al Si17Cu4Mg - Différents degrès d'affinage (pavés de silicium)

Les familles d'alliage aluminium-silicium
On distingue donc 3 familles d’alliage d'aluminium-silicium selon leur teneur en Silicium :

  • Les hypoeutectiques (faible teneur en silicium comme l'Al Si9Cu3)
  • Les eutectiques (autour de 12 %). C’est le cas de l’Al Si12Cu
  • Les hyper-eutectiques (Si > 11.7 %).

Les hyper-eutectiques, dit aussi hypersilicié, sont très peu utilisés en fonderie en comparaison des hypo-eutectiques (Al Si9Cu3, le standard en fonderie sous pression aluminium ou Al Si7Mg0.3 en moulage gravité).

Avantags et limitations de hypersiliciés
Les avantages des hypersiliciés

  •     Plus grande dureté (application frottement)
  •     Coulabilité optimale
  •     Coefficient de dilatation thermique plus réduite (de 15 % que l’Al Si9Cu3)

Les limites

  •     Usinabilité plus réduite que les hypo-eutectiques (identique à la fonte)
  •     Température de transformation supérieure
  •     Coût supérieur (faible utilisation industrielle)

Le plus connu des hypersilicié est l’Al Si17Cu4 (noté B390 ou 390 en Amérique du Nord selon la teneur en zinc).  L’Al Si17Cu4 est affiné au phosphore (50 ppm environ) afin d’améliorer ses propriétés mécaniques.

Les applications en fonderie

  • Bloc moteur. L'alliage 390 a longtemps été utilisé par Reynolds Metal Compagny (USA) pour mouler des blocs moteurs en fonderie sous pression sans chemise inséré (en fonte). 30.000 tonnes/an aurait ainsi été produit. Cet alliage est cependant exotique pour les blocs moteurs pour lesquels on utilise traditionnellement soit la fonte en moulage sable, soit l'Al Si9Cu3 en moulage sous pression (avec chemise inséré à la coulée)
  • Des pistons (moulage gravité coquille) sont également réalisés en aluminium hypersilicié
  • Pièces d'usure (corps de compresseur de système de climatisation automobile, ...)

Source : CTIF