Effet de la température de frittage et du vieillissement artificiel sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l’alliage AlSi10Mg

Trigui, Mohamed Khaled (2026). Effet de la température de frittage et du vieillissement artificiel sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l’alliage AlSi10Mg. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce projet a été initié dans le cadre du consortium industriel de recherche et développement METALTec, associé au Conseil national de recherches du Canada (CNRC), en collaboration avec les partenaires industriels AP&C et Dana Incorporated, avec pour objectif d’étudier la frittabilité des alliages d’aluminium dans une perspective d’application industrielle.
Le présent mémoire analyse l’évolution des phases en fonction de la température de frittage ainsi que le comportement mécanique de l’alliage AlSi10Mg avant et après vieillissement artificiel. Des poudres d’aluminium, compactées, ont été frittées sous atmosphère d’azote à 571, 575 et 579 °C, avec des vitesses de chauffage de 0.5 et 3 °C/min, incluant un palier de 2 h à la température de frittage. Le refroidissement a été effectué à 5 °C/min. Ces conditions correspondent à la fenêtre thermique assurant la densification maximale.

À 571 °C, la microstructure présente des grains fins d’α-Al et des particules de Si globulaires uniformément réparties. À 575 °C, une croissance des grains et un grossissement du Si sont observés. À 579 °C, l’excès de phase liquide favorise un fort grossissement des grains d’α-Al et la formation de réseaux partiellement interconnectés de Si. Les intermétalliques β-Al₅FeSi s’allongent et grossissent avec l’augmentation de la température.

À l’état fritté, la dureté montre une corrélation inverse avec la taille des grains d’α-Al ainsi qu’avec la taille et la distribution des particules de Si. Après vieillissement artificiel, la dureté, et la résistance ultime à la traction ont pratiquement doublé, tandis que l’allongement à la rupture diminue légèrement, malgré l’absence de modification de la taille des grains d’α-Al et de la morphologie du Si. Une transformation partielle des phases riches en fer vers la phase plus stable γ Al₃FeSi₂ est également mise en évidence.

Titre traduit

Effect of sintering temperature and artificial aging on the microstructure and mechanical properties of AlSi10Mg alloy

Résumé traduit

This project was initiated within the framework of the METALTec industrial research and development consortium, associated with the National Research Council Canada (NRC), in collaboration with the industrial partners AP&C and Dana Incorporated, with the objective of investigating the sinterability of aluminum alloys from an industrial application perspective.
This thesis analyzes the evolution of phases as a function of sintering temperature, as well as the mechanical behavior of the AlSi10Mg alloy before and after artificial aging. Compacted AlSi10Mg powders were sintered under a nitrogen atmosphere at 571, 575, and 579 °C, using heating rates of 0.5 and 3 °C/min, with a 2 h holding time at the sintering temperature, followed by cooling at 5 °C/min. These conditions correspond to the thermal window ensuring maximum densification.

At 571 °C, the microstructure is characterized by fine α-Al grains and uniformly distributed globular Si particles. At 575 °C, grain growth and Si coarsening are observed. At 579 °C, the excess liquid phase promotes significant α-Al grain coarsening, the formation of partially interconnected Si networks, and the elongation and coarsening of β-Al₅FeSi intermetallics.

In the as-sintered condition, hardness shows an inverse correlation with α-Al grain size as well as with the size and distribution of Si particles. After artificial aging, hardness and ultimate tensile strength nearly doubled, while elongation at fracture decreased slightly, despite the absence of significant changes in α Al grain size and Si morphology. A partial transformation of Fe-rich phases toward the more thermodynamically stable γ-Al₃FeSi₂ phase was also observed.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire par articles présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 75-86).
Mots-clés libres:	alliage AlSi10Mg, aluminium, frittage supersolidus en phase liquide, taille de grain α-Al, morphologie du silicium, intermétalliques riches en fer, précipitation Mg₂Si
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Demers, Vincent
Codirecteur:	Codirecteur(-trice) de mémoire/thèse Kreitcberg, Alena
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	01 juin 2026 14:42
Dernière modification:	01 juin 2026 14:42
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3934

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