quelle est la différence entre l'aluminium 6061 et l'aluminium 7075 en propriétés, résistance, utilisations et applications

quelle est la différence entre l'aluminium 6061 et l'aluminium 7075

Il y a de nombreuses considérations lors du choix d'une alliage pour un projet. Les alliages d'aluminium sont des métaux principalement composés d'aluminium avec des éléments d'alliage ajoutés pour augmenter les capacités de l'aluminium de base. Cela inclut une résistance accrue, une résistance à la corrosion, une conductivité, etc., ou un mélange de ces traits. Il existe des dizaines d'alliages d'aluminium qui ont été spécialement développés pour ces avantages, il y a donc de nombreux choix lors de la spécification du meilleur alliage pour votre application. Cet article comparera l'alliage d'aluminium 6061 et l'alliage d'aluminium 7075, deux types courants d'aluminium largement utilisés dans l'industrie (pour plus d'informations, n'hésitez pas à consulter nos articles entièrement consacrés aux alliages d'aluminium 6061 et 7075, respectivement). Les différences en termes de propriétés, de résistances et d'utilisations seront étudiées, afin de montrer où chacun de ces alliages excelle, ainsi que là où ils ne devraient pas être spécifiés.

Alliage d'aluminium 6061

L'aluminium de type 6061 appartient à la classe 6xxx d'aluminium, qui comprend ces alliages utilisant le magnésium et le silicium comme principaux éléments. La composition élémentaire de l'alliage d'aluminium 6061 est la suivante : 0,6% Si, 1,0%Mg, 0,2%Cr, 0,28TP3T Cu, et 97,9% Al. La teneur en cuivre de l'aluminium de type 6061 le rend quelque peu susceptible à la corrosion ; cependant, cet effet n'est pas aussi significatif que pour d'autres alliages riches en cuivre. La densité de l'alliage d'aluminium 6061 est de 2,7 g/cm3 (0,0975 lb/in3), soit à peu près la même que celle du métal d'aluminium pur. Cet alliage peut être renforcé par le traitement thermique (plus d'informations sur ce sujet peuvent être trouvées dans notre article entièrement consacré à l'aluminium 2024). Certaines des nuances les plus courantes de l'aluminium 6061 sont 6061-T6 et 6061-T4, mais les acheteurs peuvent spécifier la méthode exacte par laquelle il est renforcé, si c'est le cas. L'aluminium 6061 a une bonne formabilité, excellant dans les projets d'extrusion, et est facilement joint par soudure. Sa résistance modérée et sa résistance raisonnable à la corrosion permettent à l'aluminium de type 6061 d'être un alliage polyvalent idéal, avec de nombreuses applications dans les matériaux structurels, les assemblages soudés, la tuyauterie, les fixations, les composants électroniques, et bien d'autres.

Alliage d'aluminium 7075

L'alliage d'aluminium 7075 fait partie de la série 7xxx, où le zinc est utilisé comme principal élément d'alliage, bien que des éléments auxiliaires soient souvent utilisés également. Sa composition chimique nominale est de 90,0% Al, 5,6% Zn, 2,5%Mg, 0,23TP3TCr, et 1,6% Cu. Étant donné que le 7075 contient plus de 1% de Cu, il est plus affecté par des environnements caustiques et ne partage pas la haute résistance à la corrosion que possèdent d'autres alliages d'aluminium. C'est un inconvénient nécessaire, car la forte teneur en cuivre contribue à rendre cet alliage exceptionnellement résistant. La densité de l'aluminium 7075 est légèrement supérieure à celle de l'aluminium pur, à 2,81 g/cm3 (0,102 lb/in3), et il peut également être renforcé par le traitement thermique (la nuance la plus courante étant 7075-T6). Cet alliage est l'un des types d'aluminium les plus résistants disponibles, mais il est difficile à former et à souder, et il se dégrade plus facilement sous l'effet de la corrosion. Ces inconvénients sont justifiés par la résistance impressionnante de l'aluminium 7075, qui excelle dans les environnements à haute contrainte comme dans l'industrie aéronautique, les pièces à forte usure, les matériaux structurels et les applications militaires.

Comparaison des alliages d'aluminium 6061 et 7075

Ci-dessous, une comparaison de certaines propriétés matérielles entre les alliages d'aluminium 6061 et 7075, afin de mettre en évidence les différences entre eux. Pour simplifier la compréhension, cet article a choisi de comparer la même méthode de traitement thermique pour les deux alliages (6061-T6 et 7075-T6), mais sachez que les valeurs ci-dessous changent en fonction de la façon dont l'alliage est renforcé. Ces propriétés seront brièvement expliquées, mais sont résumées dans le Tableau 1 pour faciliter la visualisation.

Comparaison des propriétés matérielles entre les alliages d'aluminium 6061 et 7075

La limite d'élasticité est la mesure de la contrainte maximale qui ne déformera pas de façon permanente (ou simplement « élastiquement ») un échantillon d'alliage (pour en savoir plus sur ce sujet, n'hésitez pas à lire notre article consacré à l'alliage d'aluminium 7075). En comparant les limites d'élasticité de l'aluminium 6061 et 7075, il est évident que l'aluminium 7075 est bien supérieur d'un facteur presque égal à 2. Cela est dû à la composition chimique de 7075, ainsi qu'au traitement thermique. Cependant, l'alliage 6061 ne doit pas être considéré comme faible, car une limite d'élasticité de 276 MPa est seulement légèrement inférieure à celle de certains aciers à faible teneur en carbone.

Le module d'élasticité est une mesure de la résistance d'un matériau à la déformation permanente (ou « plastique »). Il est utile pour définir la « rigidité » d'un matériau. Il existe une petite différence lors de la comparaison des modules de ces alliages, ce qui suggère que ces matériaux se comportent de manière similaire lorsqu'ils sont déformés élastiquement.

La conductivité thermique d'un matériau est une mesure de la capacité du matériau à transférer la chaleur (ou à « conduire » la chaleur). Une grande conductivité thermique (comme dans ces métaux) suggère qu'ils conduisent la chaleur facilement et ne sont pas des matériaux isolants. Notez que ces valeurs sont dérivées de tests empiriques et fluctuent en fonction du traitement thermique, de la composition de l'alliage et d'autres facteurs. Étant donné que la conductivité thermique de l'aluminium 6061 est généralement plus élevée, il est mieux adapté aux applications de dissipation thermique (comme les dissipateurs de chaleur et les échangeurs de chaleur) que l'aluminium 7075, bien que la conductivité thermique de ce dernier soit également très bonne.

Le point de fusion est la température à laquelle l'alliage change d'état de solide à liquide, et ils sont rapportés en plages en raison de la variance des températures et des compositions élémentaires, ainsi que des états de phase uniques. Il est intéressant de voir que, même si l'alliage 7075 est deux fois plus résistant que l'alliage 6061, il fond à une température légèrement inférieure. Cette valeur est utile pour le processus de traitement thermique, où ces températures doivent parfois être atteintes pour répartir uniformément les éléments d'alliage dans le métal de base, ou dans des applications à haute température.

La résistivité électrique est une mesure de la capacité du matériau à résister au transfert d'électricité. C'est l'inverse de la conductivité électrique qui fonctionne de la même manière que la conductivité thermique, mais avec la charge électrique et non la chaleur. Ces deux alliages ont une faible résistivité, ce qui suggère une haute conductivité, et sont donc des matériaux conducteurs utiles dans les applications électriques. 6061 est généralement plus adapté à ces usages, car il est plus facilement disponible, peut être façonné et soudé plus aisément, et est légèrement plus conducteur que l'aluminium 7075.

La dureté d'un matériau est sa réponse à une indentation locale sous une force standardisée ; dans ce cas, elle est déterminée à l'aide d'une force de 500 g appliquée par une bille de 50 mm sur le métal. Sachez qu'il existe de nombreuses échelles différentes pour quantifier la dureté, mais cet article met en avant l'échelle de Brinell, la plus courante. À titre de référence, la dureté de Brinell du verre (un matériau très dur) est de 1550, tandis que le plomb (un matériau mou) a une dureté de Brinell de 5. La dureté est une mesure importante, car un matériau plus dur a tendance à échouer plus facilement par fracture fragile, il faut donc trouver un équilibre entre dureté et ductilité. Ces deux alliages sont suffisamment durs pour résister à une déformation facile, mais assez ductiles pour ne pas se briser ou se fissurer facilement, ce qui en fait d'excellents choix pour les matériaux de construction. Si l'on devait en choisir un pour sa dureté, l'aluminium 7075 devrait être privilégié car il est généralement plus dur que l'alliage de type 6061.

La machinabilité d'un matériau est une mesure de sa réaction aux procédés d'usinage tels que le fraisage, la coupe, la coulée sous pression, etc., et est calculée en fonction de la vitesse de l'outil, de la finition de surface et de la durée de vie de l'outil lors de l'usinage d'un alliage spécifique. Tout comme la dureté, la machinabilité peut être définie de plusieurs façons, aussi cet article fournit-il une évaluation qualitative (excellente/bonne/acceptable/médiocre) pour éviter toute confusion. Ces deux alliages peuvent être usinés sans trop de difficulté, mais l'aluminium 6061 est le choix préféré si la machinabilité est une préoccupation. Notez qu'aucun de ces alliages ne doit être choisi si la machinabilité est une priorité, car certains alliages comme le type 2011, 2007 et 3003 réagissent bien à l'usinage et devraient être privilégiés par rapport à ces deux alliages.

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