Qu’est-ce que l’aluminium ?
L’aluminium est un élément de numéro atomique 13, représenté par le symbole Al.
L’aluminium est très léger (densité de 2,7). Il est donc largement utilisé dans les composants de véhicules tels que les voitures, les avions et les bicyclettes, ainsi que dans les équipements sportifs, les matériaux d’emballage et les matériaux de construction. L’aluminium est également un excellent conducteur thermique et électrique et est utilisé dans les échangeurs de chaleur.
L’aluminium est souple et facile à travailler, ce qui facilite son moulage et sa mise en forme par extrusion ou par laminage. La surface de l’aluminium réagit avec l’oxygène de l’air pour former une couche antirouille, ce qui le rend résistant à la corrosion et à la rouille.
Utilisations de l’aluminium
Voici quelques-unes des applications de l’aluminium
- Matériel de transport
Blocs moteurs d’automobiles, ailes et fuselages d’avions, carrosseries de trains, sièges et cadres de fenêtres, etc. - Matériaux d’emballage
Feuilles d’aluminium, boîtes en aluminium, blisters, films, etc. - Matériaux de construction
Châssis, matériaux de couverture, mains courantes, toits de parking, etc. - Produits électriques
Câbles d’alimentation, boîtiers de smartphones, dissipateurs thermiques, condensateurs, etc. - Vaisselle et ustensiles de cuisine
Marmites, poêles, tasses, assiettes, bols, etc. - Matériel médical
Articulations artificielles, implants dentaires, outils chirurgicaux, etc.
Propriétés de l’aluminium
1. Légèreté
L’aluminium a une faible densité en raison de l’espacement relativement important entre les atomes et de la faible attraction entre les atomes. La densité de l’aluminium est d’environ 34 % de celle du fer et de 30 % de celle du cuivre.
- Aluminium : environ 2,71 (g/cm3)
- Fer : environ 7,87 (g/cm3)
- Cuivre : environ 8,96 (g/cm3)
2. Résistance à la corrosion
L’aluminium résiste à la corrosion parce qu’il s’oxyde dans la nature pour former un film d’oxyde. Le film d’oxyde est très fin et résistant et protège l’aluminium de la corrosion. Toutefois, dans certains environnements, il peut se corroder et nécessite donc une préparation de surface appropriée.
3. Conductivité électrique
L’aluminium est un excellent conducteur d’électricité. Cela s’explique tout d’abord par le fait que les atomes d’aluminium peuvent facilement partager des électrons avec d’autres atomes.
En outre, l’aluminium possède des liaisons métalliques qui permettent aux électrons de se déplacer librement entre les atomes. En outre, il possède une structure de réseau cubique à faces centrées et les atomes sont densément disposés, ce qui crée des voies par lesquelles les électrons peuvent se déplacer facilement entre les atomes.
4. Conductivité thermique
L’aluminium est un métal hautement thermoconducteur et peut transférer la chaleur rapidement. En effet, la structure cristalline de l’aluminium est une structure de réseau cubique à faces centrées, ce qui signifie que les atomes sont étroitement agencés et que l’énergie thermique est transférée rapidement entre eux.
L’aluminium est également un matériau doté d’une excellente conductivité électrique. La conductivité électrique et la conductivité thermique sont étroitement liées : les métaux ayant une conductivité électrique élevée ont généralement aussi une conductivité thermique élevée. Comme les électrons de l’aluminium peuvent se déplacer librement, l’énergie thermique peut être transférée aussi efficacement que l’énergie électrique.
5. Facilité de mise en œuvre
L’aluminium a une excellente aptitude au façonnage et est un matériau qui peut être facilement façonné et transformé. Il conserve sa durabilité et sa résistance malgré ses propriétés douces.
6. Plasticité
L’aluminium est très plastique et se prête très bien à la déformation et au traitement, ce qui le rend facile à façonner en diverses formes et structures par travail à chaud ou à froid.
7. Amagnétique
L’amagnétisme est la propriété de ne pas être magnétisé ou affecté par des champs magnétiques. L’aluminium est considéré comme pratiquement non magnétique, bien qu’il soit très faiblement magnétique.
L’aluminium est magnétiquement équilibré par la disposition de ses électrons et ne présente donc pas de réponse magnétique aux champs magnétiques externes. Cette propriété est très utile lorsqu’il s’agit de matériaux magnétiques ou lorsque le bruit magnétique pose problème. Par exemple, l’utilisation de l’aluminium dans les boîtiers d’équipements électroniques permet d’éviter les interférences dues aux champs magnétiques ambiants.
Types d’aluminium
Il existe différents types d’aluminium, y compris des alliages. En voici quelques-uns
1. L’aluminium pur
L’aluminium pur est un aluminium d’une pureté d’au moins 99 %. Il n’est pas allié à d’autres éléments et possède les propriétés de l’aluminium pur. L’aluminium pur est un matériau souple, facile à transformer et à mouler, qui présente une excellente conductivité électrique et une bonne résistance à la corrosion. Toutefois, sa faible résistance et sa dureté limitent certaines applications.
2. Alliages d’aluminium
Les alliages d’aluminium sont des alliages d’aluminium et d’autres métaux. L’ajout d’autres éléments à l’aluminium permet d’ajuster les propriétés de l’alliage. Par exemple, on peut ajouter du cuivre ou du magnésium pour augmenter la résistance, ou du silicium pour augmenter la résistance à la corrosion.
3. Alliages de fonderie d’aluminium
Les alliages de fonderie d’aluminium sont les alliages d’aluminium les plus appropriés pour le moulage. Ils présentent une excellente résistance à la chaleur et à la corrosion pendant le processus de coulée et peuvent être moulés dans des formes complexes.
Autres informations sur l’aluminium
1. Biocompatibilité
L’aluminium est généralement biocompatible et compatible avec le corps humain. Le film d’oxyde formé à la surface est très fin et protège l’aluminium de la corrosion sous la forme d’une solide couche protectrice. Ce film d’oxyde se caractérise par le fait que les tissus et les cellules peuvent facilement y adhérer.
L’aluminium est également moins réactif aux produits chimiques courants tels que les acides, les alcalis et l’eau salée, et moins sujet à l’altération et à la corrosion, ce qui en fait un matériau présentant un faible risque de provoquer des réactions allergiques et des inflammations lorsqu’il entre en contact avec les tissus humains.
En outre, le contact avec les tissus et les organismes humains ne provoque pas de réactions dans la plupart des cas, ce qui se traduit par très peu d’effets et d’effets secondaires dans l’organisme.
2. Réflectivité
L’aluminium possède d’excellentes propriétés de réflexion et a la capacité de réfléchir la lumière visible et la chaleur. Sa réflectivité est due à sa structure cristalline et à la disposition des électrons. Les cristaux d’aluminium peuvent recevoir et réfléchir rapidement l’énergie lumineuse et thermique car les électrons peuvent se déplacer librement.
3. Le recyclage
L’aluminium est un matériau renouvelable. Les produits et déchets en aluminium usagés sont généralement récupérés et réutilisés grâce au recyclage.
4. Réaction de l’électrolyte
L’aluminium se caractérise par sa tendance à subir des réactions électrolytiques. Cela est dû à la nature métallique de l’aluminium, qui provoque électriquement une réaction anodique (oxydation) et favorise une réaction cathodique (réduction).
L’inconvénient de l’aluminium est qu’il est sujet à des réactions électrolytiques et donc à la corrosion. Lorsque l’on utilise de l’aluminium, un film d’oxyde doit se former à la surface pour éviter la corrosion. Une peinture et une protection anticorrosion appropriées peuvent également prolonger la durée de vie des produits en aluminium.