duralumin

Le duralumin est un alliage d'aluminium corroyé contenant environ 93 à 97 % d'aluminium, avec du cuivre comme principal élément de renforcement à environ 3,5 à 4,5 %, plus de petites quantités de manganèse (0,4 à 0,8 %), de magnésium (1,2 à 1,8 %), et des traces de fer et de silicium. Il a été développé en Allemagne en 1906 et nommé d'après l'usine Dürener Metallwerke où il a été créé. L'alliage combine la faible densité de l'aluminium avec une résistance approchant celle de l'acier doux, ce qui le rend environ deux fois plus résistant que l'aluminium pur tout en étant 30 % plus léger que l'acier.

La différence essentielle entre le duralumin et les autres alliages d'aluminium réside dans son traitement thermique. L'alliage subit un traitement thermique de mise en solution à environ 500 °C, puis une trempe à l'eau, suivie d'un vieillissement artificiel à 130-180 °C. Ce processus de vieillissement, appelé durcissement par précipitation, permet aux phases riches en cuivre de se former au sein de la structure granulaire, augmentant considérablement la dureté et la résistance à la traction. Sans cette étape de vieillissement, l'alliage reste relativement mou. La résistance atteint généralement 420-480 mégapascals de résistance à la traction après un traitement thermique approprié, avec une bonne résistance à la fatigue.

Variantes et limitations

Les spécifications modernes distinguent plusieurs variantes de duralumin. Les normes britanniques et américaines (2017-T4 et désignations similaires) décrivent l'alliage dans différentes conditions de trempe. La trempe T4 représente le matériau traité en solution et vieilli naturellement; la T6 représente le matériau traité en solution et vieilli artificiellement pour une résistance maximale. Des variations dans la teneur en cuivre et les oligo-éléments produisent des propriétés différentes adaptées à des applications aérospatiales spécifiques, des panneaux de revêtement nécessitant une bonne formabilité aux poutres structurelles nécessitant une résistance maximale.

L'alliage présente de réels inconvénients. Sa résistance à la corrosion est faible par rapport à l'aluminium pur; l'exposition à l'eau de mer et aux chlorures provoque des piqûres et de la fissuration par corrosion sous contrainte, en particulier le long des joints de grains. Les avions fabriqués en duralumin nécessitent des mesures de protection, y compris des couches de revêtement en aluminium pur à la surface ou des revêtements de conversion chimique. La teneur élevée en cuivre rend également le duralumin coûteux et difficile à recycler avec d'autres déchets d'aluminium.

Bien que l'aérospatiale moderne utilise de plus en plus les alliages d'aluminium 7075 et les matériaux composites pour des rapports résistance/poids plus élevés, le duralumin reste en service sur les avions plus anciens et dans les applications où sa combinaison de résistance modérée, de résistance raisonnable à la corrosion et de maniabilité convient à la conception. Son importance historique réside dans le fait qu'il a permis la construction d'avions entièrement métalliques au début du XXe siècle, remplaçant les cadres en tissu et en bois.