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China | ZHALUMINIUM ET ALLIAGES D'ALUMINIUM
Solutions de préparation métallographique par matériau
Ce guide vous indique par où commencer lors de la préparation et de l'analyse métallographique de l'aluminium et des alliages d'aluminium. Vous y trouverez également des conseils pour obtenir les meilleurs résultats pour votre application métallographique.
Éléments à prendre en compte lors du travail avec l'aluminium et les alliages d'aluminium
La méthode de préparation peut varier en fonction de la composition, de la transformation et du traitement thermique. Par exemple, dans le cas de l’aluminium pur, les risques d’incrustation de particules abrasives sont plus élevés que dans le cas d’autres matériaux en aluminium. Une méthode de polissage peut être adaptée en utilisant une pâte au lieu d’une suspension.
Conseils pour la coupe de l'aluminium
Toutes les coupes doivent être effectuées à l’état humide, avec un flux important de liquide de refroidissement dirigé vers la coupe. La coupe humide produit un fini de surface plus lisse qu’une coupe sèche. L’utilisation de liquide de refroidissement permet également d’éviter les dommages de surface causés par la surchauffe et les contraintes mécaniques. Il est important de réduire les dommages lors du sectionnement. Les dommages mécaniques, tels que les fractures, peuvent pénétrer profondément dans la structure et rallonger les étapes de préparation ultérieures. Il existe deux principaux types d’outils de coupe : Les outils abrasifs et les outils de précision.
Conseils pour la coupe abrasive
Les lames abrasives ont des forces d’adhérence différentes et sont recommandées en fonction de l’efficacité de leur force d’adhérence et du type d’abrasif avec différents matériaux. Le choix d’une lame incorrecte peut entraîner un taux d’usure inapproprié et éventuellement altérer la microstructure existante. Une lame abrasive est entièrement composée d’abrasifs liés par une résine. À l’usage, les lames se réduisent jusqu’à ce qu’elles ne puissent plus couper. Une nouvelle lame peut alors être placée sur l’équipement de sectionnement pour effectuer des coupes supplémentaires.
La taille de la lame abrasive influe également sur les paramètres de coupe. Les lames plus grandes et plus épaisses enlèvent plus de matière mais génèrent également plus de chaleur qu’une lame plus fine. Pour réduire la chaleur produite par les lames, les vitesses d’avance doivent être réduites.
| Lame abrasive recommandée pour l'aluminium | |||
|---|---|---|---|
| 254 mm (10 po) | 305 mm (12 po) | 356 mm (14 po) | 406 mm (16 po) |
| 102512P 1,5 mm (0,06 po) | 103012P 2 mm (0,079 po) | 103512P 2,5 mm (0,1 po) | 10-31650-010 3 mm (0,125 po) |
Pointes de coupe de précision
Les lames de précision sont utilisées dans la préparation métallographique de l’aluminium lors de la coupe d’échantillons petits ou délicats. Les lames de précision ne s’abîment pas en cours d’utilisation. Sur le bord extérieur de la lame, il y a une section où l’abrasif a été lié à un alliage métallique et, si l’on en prend soin, une lame de gaufrage peut durer plus longtemps qu’une boîte de lames abrasives. Les lames de gaufrage peuvent être utilisées avec l’aluminium pour des coupes plus difficiles, notamment pour réaliser une coupe précise à proximité d’une caractéristique intéressante, ou lorsqu’il est essentiel de réduire la largeur d’une coupe (perte de kerf).
L’utilisation d’une lame de précision présente d’autres avantages : une charge plus faible est appliquée et, par conséquent, moins de chaleur est générée, ce qui réduit l’ampleur des dommages.
Les lames abrasives sont également conçues pour les fraises de précision. Elles peuvent être utilisées dans les cas où le risque de briser les lames est élevé. Il peut s’agir d’une pièce difficile à serrer, d’une pièce susceptible de se déplacer pendant le découpage ou d’une variabilité accrue du processus (par exemple, plusieurs opérateurs).
| Lames de précision recommandées pour l'aluminium | |||
|---|---|---|---|
| 127 mm (5 po) | 178 mm (7 po) | 203 mm (8 po) | Bâton de pansement |
| 11-4215 0,5 mm (0,020 po) | 11-4237 0,6 mm (0,025 po) | 11-4238 0,9 mm (0,035 po) |
11-1190
11-2490 |
Embouts d'enrobage en aluminium
L’enrobage des échantillons permet également de protéger et de préserver les arêtes ou les défauts de surface lors de la préparation métallographique. La méthode d’enrobage ne doit en aucun cas modifier la microstructure de l’échantillon. La pression et la chaleur sont les sources les plus courantes d’effets néfastes. Des températures d’environ 350oF et des pressions d’environ 4000 PSI sont courantes pour l’enrobage par compression à chaud.
La géométrie et les propriétés de l’échantillon peuvent déterminer la méthode appropriée pour l’enrobage des échantillons d’aluminium. Utilisez l’enrobage par coulée lorsque les échantillons sont minces ou se déforment facilement. Ces échantillons ont tendance à être sensibles aux pressions élevées. Si les échantillons ne sont pas sensibles à la pression, l’enrobage par compression à chaud peut être un gain de temps et d’argent.
Pour la microscopie électronique, ProbeMet est un support conducteur à base de cuivre approprié. Si la teneur en cuivre de l’échantillon est intéressante, KonductoMet® est une alternative conductrice remplie de carbone au ProbeMet.
Une sélection minutieuse permet de s’assurer que le support répond aux besoins d’enrobage en termes de temps, de viscosité, de température et de rétrécissement. Les systèmes acryliques permettent d’augmenter le rendement grâce à des temps de durcissement rapides (entre 5 et 30 minutes). Bien que le durcissement soit plus rapide, l’adhérence de l’échantillon et la viscosité des acryliques peuvent parfois être insuffisantes, en particulier pour les formes plus complexes. C’est là que les systèmes époxy peuvent être utiles. Avec des temps de travail plus longs, l’époxy mélangé peut être utilisé avec un système de vide pour améliorer les niveaux de pénétration dans les géométries complexes. Nos systèmes époxy offrent également des pics exothermiques plus faibles. Des informations supplémentaires sont disponibles sur notre page de montage.
Conseils pour le prépolissage et le polissage de l'aluminium pour toutes les méthodes
L’incrustation de particules abrasives dans l’aluminium est un autre artefact possible de la préparation. Si vous rencontrez ce problème, passez à la pâte de diamant. Si vous utilisez du papier au carbure de silicium, vous pouvez appliquer de la cire de bougie inodore ou de la paraffine sur le papier pour empêcher les particules de carbure de silicium de s’incruster dans les échantillons.
L’aluminium tendre, tel que les alliages o-temper et l’aluminium pur, est susceptible de se déformer et d’être rayé. Pour y remédier, il convient d’effectuer un bref polissage vibratoire avec MasterMet®.
L’utilisation du Burst Dispensing System de Buehler permet de conserver la suspension diamantée et d’améliorer la cohérence. Ce système peut distribuer simultanément le prolongateur et la suspension diamantée.
Le taux idéal pour le système de distribution Burst varie en fonction de la taille du plateau et du drap de polissage utilisé. En règle générale, pour un plateau de 8″, un réglage de 3 est un bon point de départ. Pour les plateaux de 10″ et 12″, réglez le système de distribution en rafale sur 4 et ajustez selon les besoins. Il peut être nécessaire d’expérimenter pour déterminer les réglages optimaux afin d’assurer une abrasion et un mouillage suffisants du tissu. Les distributeurs en rafale sont également capables de distribuer des allongeurs en même temps que des suspensions diamantées si nécessaire.
Les charges indiquées dans les méthodes de prépolissage et de polissage sont des recommandations pour un échantillon monté de 1,25″. Si l’on utilise la force centrale pendant la préparation, la force indiquée doit être multipliée par le nombre d’échantillons à polir. Pour des échantillons de tailles différentes, utilisez notre calculateur de conversion de charge pour déterminer la charge correcte pour votre application.
| Procédure de prépolissage et de polissage de l'aluminium (général) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Surface | Charges [N] | Vitesse de base [tr/min] | Rotation relative | Temps |
| CarbiMet® 320 grit | 5 [22] | 300 rpm |
|
Until Plane |
| UltraPad avec 9um MetaDi® Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
|
5:00 |
| TriDent avec 3um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
|
4:00 |
| ChemoMet® avec MasterMet® Silice colloïdale | 5 [22] | 150 rpm |
|
1:30 |
 = Plateau  = Porte-échantillon *Plus MetaDi Fluid Extender selon les besoins
|
||||
| Procédure de prépolissage et de polissage de l'aluminium tendre, y compris l'aluminium super pur et l'aluminium commercialement pur | ||||
|---|---|---|---|---|
| Surface | Charges [N] | Vitesse de base [tr/min] | Rotation relative | Temps |
| CarbiMet® 320 grit | 5 [22] | 300 rpm |
|
Until Plane |
| TexMet® C avec 9um MetaDi Supreme Diamond | 5 [22] | 150 rpm |
|
5:00 |
| TexMet C avec 3um MetaDi Diamond Paste avec extender | 5 [22] | 150 rpm |
|
4:00 |
| TexMet C avec 1um MetaDi Diamond Paste avec extender | 5 [22] | 150 rpm |
|
2:00 |
| ChemoMet avec MasterMet Silice colloïdale | 5 [22] | 150 rpm |
|
1:30 |
|
= Plateau = Porte-échantillon *Plus MetaDi Fluid Extender selon les besoins
|
||||
Conseils pour la gravure de l'aluminium
Le tableau ci-dessous présente les méthodes applicables à l’aluminium.
| Tableau 20.1 : Métaux légers - Alliages d'aluminium | |
|---|---|
| Composition | Commentaires |
| 95mℓ eau 2,5mℓ HNO3 1,5mℓ HCl 1,0mℓ HF | Réactif de Keller, réactif général très populaire pour l'aluminium et les alliages d'aluminium, à l'exception des alliages à haute teneur en silicium. Immerger l'échantillon 10-20 secondes, laver à l'eau chaude. Peut être suivi d'un trempage dans du HNO3 conc. Met en évidence tous les constituants communs, révèle la structure du grain dans certains alliages lorsqu'il est utilisé par immersion. |
| 90-100mℓ eau 0.1-10mℓ HF | Réactif d'usage général. Attaque FeAl3, autres constituants décrits. La concentration de 0,5 % de HF est très populaire. |
| 84mℓ eau 15.5mℓ HNO3 0.5mℓ HF 3g CrO3 | Mordant de Graff et Sargent, pour les tailles de grain des alliages corroyés 2XXX, 3XXX, 6XXX et 7XXX. Immerger l'échantillon pendant 20 à 60 secondes avec une légère agitation. |
| Acide fluoborique à 1,8 % dans l'eau | Méthode d'anodisation de Barker pour la structure du grain. Utiliser 0,5-1,5 A/in2, 30-45 V DC. Pour la plupart des alliages et des températures, 20 secondes à 1 A/in2 et 30 V DC à 68° [20°C] sont suffisantes. Il n'est pas nécessaire de remuer. Rincer à l'eau chaude et sécher. Utiliser une lumière polarisée ; une teinte sensible est utile. |
| 4 g de KMnO4 1 g de NaOH 100 mℓ d'eau | Le décapant Weck's tint pour l'aluminium et les alliages d'aluminium, un décapant très populaire pour un usage général, particulièrement efficace pour révéler le grain des alliages corroyés. Immerger l'échantillon pendant 15 à 20 secondes et agiter doucement l'échantillon jusqu'à ce que la surface soit colorée. |
Conseils pour l'imagerie de l'aluminium
L’objectif de l’analyse peut varier en fonction de l’alliage et de l’application. Certains objectifs communs de l’analyse sont la porosité, les niveaux de contaminants, la structure du grain, le pourcentage de phase et les mesures dimensionnelles. Les mesures dimensionnelles peuvent être prises et sauvegardées en utilisant l’un des niveaux inférieurs de notre logiciel OmniMet®. Pour d’autres besoins d’analyse et d’exportation, des versions plus avancées du logiciel OmniMet peuvent être nécessaires.
Conseils pour les essais de dureté de l'aluminium
| Matériaux de référence pour les essais de dureté | ||
|---|---|---|
| ASTM | ISO | |
| Brinell | E10 | 6506 |
| Rockwell | E18 | 6508 |
| Vickers | E92,E384 | 6507 |
| Knoop | E384 | 4545 |
| Instrumenté | E2546 | 14577 |
| Conversions | E140 | 18265 |
| ASM Handbook Volume 8 : Mechanical Testing and Evaluation (Manuel de l'ASM, volume 8 : essais mécaniques et évaluation) | Section sur les essais de dureté | |
Chez Buehler, l’équipement proposé est conçu pour effectuer au moins l’une des échelles suivantes : Brinell, Rockwell, Vickers et Knoop. Si l’on utilise une échelle mentionnée précédemment, il existe des normes pour la méthode d’essai. Les normes telles que celles énumérées dans le tableau sont de bons points de référence pour la méthode d’essai appropriée pour les échelles. Les exigences en matière d’équipement, d’échantillons, de méthodes d’essai et autres sont décrites dans ces normes et peuvent aider à déterminer la balance appropriée.
Les capacités des équipements varient en fonction des niveaux d’automatisation et de documentation. Certains appareils sont intégrés à un logiciel d’essai de dureté. Un logiciel tel que DiaMet de Buehler peut aider à tester les pièces plus efficacement, avec plus de précision et en documentant les résultats. Cela peut s’avérer particulièrement utile lorsqu’un grand nombre d’empreintes doivent être réalisées sur une pièce.
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