L'aluminium en un coup d'oeil
L'aluminium est un métal léger blanc argenté-, mou et malléable dans sa forme pure. Il est produit commercialement sous de nombreuses formes, notamment des colonnes, des tiges, des feuilles, des feuilles, des poudres, des rubans et des filaments, ce qui reflète son excellente maniabilité. Le métal allie légèreté, bonne conductivité électrique et thermique, haute réflectivité et résistance à l’oxydation, ce qui explique sa très large gamme d’applications allant de la transmission d’énergie à l’emballage, à la construction et au transport.
Densité et propriétés thermiques
Le point de fusion de l'aluminium est d'environ 660 degrés et son point d'ébullition est d'environ 2327 degrés. Sa densité relative est d'environ 2,70, ce qui signifie qu'elle représente environ un-tiers du poids de l'acier pour le même volume ; l'aluminium liquide a une densité d'environ 2,303 g/cm³. Le coefficient de dilatation thermique à température ambiante (25 degrés) est d'environ 0,0000236 mm/mm·degré, soit 23,6 ppm/K. Ce taux d'expansion modéré doit être pris en compte dans les conceptions associant l'aluminium à d'autres matériaux, tels que les fixations en acier ou le béton, sur de larges plages de températures.
Constantes mécaniques
Le module élastique de l'aluminium est d'environ 70 GPa, avec un coefficient de Poisson d'environ 0,33. Étant donné que le module est d'environ un tiers de celui de l'acier, les sections en aluminium doivent être plus épaisses ou raidies pour obtenir la même rigidité, mais son rapport résistance élevée-/-poids en fait toujours le matériau préféré pour les structures critiques en termes de poids dans l'aérospatiale, les transports et les équipements portables. Dans les produits du quotidien, la malléabilité du métal permet de former facilement des plats, des feuilles d'aluminium et des profils à paroi mince-.
Conductivité électrique et thermique
La conductivité électrique de l'aluminium est d'environ 60 % de celle du cuivre en volume, mais comme l'aluminium est beaucoup plus léger, sa conductivité par unité de masse est en réalité supérieure à celle du cuivre. C'est pourquoi les conducteurs en aluminium remplacent fréquemment le cuivre dans les lignes de transport d'énergie longue distance et les systèmes de jeux de barres. L'aluminium conduit également bien la chaleur, ce qui le rend efficace pour les dissipateurs thermiques, les ustensiles de cuisine et les échangeurs de chaleur. Sa haute réflectivité pour la lumière visible et le rayonnement infrarouge permet son utilisation dans les réflecteurs d'éclairage et les films d'isolation thermique.
Comportement chimique et couche d'oxyde
L'aluminium a une forte affinité chimique pour l'oxygène et forme immédiatement un film d'oxyde fin, dense et auto-cicatrisant sur toute surface fraîchement exposée. Cette couche d'oxyde naturelle confère à l'aluminium son excellente résistance à la corrosion dans les environnements atmosphériques et dans de nombreux environnements aqueux, et constitue également la base des finitions anodisées et avec revêtement de conversion-. Parce que l'oxyde se reforme rapidement, les surfaces en aluminium rayées ou coupées se protègent, ce qui constitue un avantage clé dans les applications extérieures et marines.
Implications techniques
Lors de la sélection de l'aluminium pour une application, la combinaison de faible densité, de conductivité élevée, de résistance à la corrosion et de formabilité doit être mise en balance avec son module inférieur et son ramollissement à des températures élevées. La famille d'alliages doit être choisie selon que la résistance, la conductivité ou la formabilité dominent l'exigence : alliages 1xxx pour la conductivité et la résistance à la corrosion, 3xxx pour la fabrication générale, 5xxx pour les structures marines et soudées, et 6xxx ou 7xxx pour les éléments structurels à haute résistance.
FAQ
Q1 : Pourquoi l’aluminium est-il utilisé à la place du cuivre dans les lignes électriques ?
Bien que le cuivre conduise mieux l’électricité en volume, l’aluminium conduit davantage d’électricité par unité de masse et est beaucoup plus léger et moins cher. Pour les lignes aériennes où le poids et le coût comptent, les conducteurs en aluminium ou les conducteurs renforcés en -âme en acier-en aluminium sont standard.
Q2 : L’aluminium rouille-t-il ?
Non. L’aluminium forme une couche d’oxyde d’aluminium plutôt que d’oxyde de fer. Le film d'oxyde est protecteur et auto-cicatrisant, de sorte que l'aluminium résiste à la corrosion dans la plupart des environnements atmosphériques et d'eau douce, bien que les chlorures agressifs et les acides ou alcalis forts puissent toujours l'attaquer.
Q3 : Quelle est la densité de l’aluminium ?
La densité relative de l'aluminium est d'environ 2,70 et l'aluminium liquide a une densité d'environ 2,303 g/cm³. Les valeurs réelles varient légèrement en fonction de la composition et de l'état de l'alliage.
Q4 : L’aluminium peut-il être utilisé à des températures élevées ?
L'aluminium perd de sa résistance au-dessus d'environ 150 -200 degrés et son point de fusion est de 660 degrés, il ne convient donc pas au service structurel à haute -température. Pour les applications à température élevée, des alliages spécialisés ou d’autres métaux doivent être envisagés.
Q5 : Pourquoi l’aluminium est-il froid au toucher ?
La conductivité thermique élevée de l'aluminium éloigne rapidement la chaleur de la peau, ce qui le rend plus frais que les matériaux à faible conductivité. Cette même propriété le rend efficace pour les dissipateurs de chaleur et les ustensiles de cuisine qui doivent répartir la chaleur uniformément.