Les inclusions présentes dans la masse d'aluminium en fusion, également appelées « particules de seconde phase », peuvent être classées en inclusions primaires et inclusions secondaires en fonction de leur origine. Les inclusions résultant de la composition des matières premières, du revêtement du four, des matériaux des canaux de coulée et des moules, ainsi que des gaz du four, sont appelées « inclusions primaires » ; celles résultant de l'affinage et de l'affinage du grain sont quant à elles des « inclusions secondaires ».
Catégories d'inclusions dans la fonte d'aluminium
1) Inclusions solides non métalliques, comprenant principalement des oxydes, des carbures, des nitrures et une faible quantité de CasO₄cas, etc. Parmi celles-ci, les inclusions d’oxyde telles que l’Al₂O₃MgO et le Malo, présentes sous forme de film et de granules, représentent 80%. Ces inclusions ne présentent pas de différence notable par rapport à la densité de la masse fondue. Elles possèdent une grande surface spécifique, une forme irrégulière, et sont susceptibles d’adsorber des gaz et de rester en suspension dans la masse fondue, ce qui rend leur élimination difficile. Parmi elles, la forme sous laquelle l’alumine est présente est la plus complexe, comprenant plus d’une dizaine de types, notamment des formes amorphes, α-Al₂O₃, β-Al₂O₃, etc.Au cours du traitement de la masse fondue, la réaction thermite à haute température forme facilement des inclusions granulaires d’alumine, comprenant notamment des carbures et de l’azote. Le film d’oxyde d’aluminium présent à la surface de la masse fondue pénètre dans celle-ci et forme des inclusions fragmentées. Les matériaux réfractaires présents à la surface du four et des outils de fusion pénètrent dans la masse fondue pour former des inclusions d’oxydes telles que le SiO₂ et le Zr₂O.
2) Les inclusions de composés intermétalliques sont principalement constituées de divers agrégats de particules formés au cours du processus d'alliage ou affinage du grain. L'un de ces types est constitué de composés solides de métaux lourds mélangés à la masse fondue, souvent appelés « scories », parmi lesquels les composés intermétalliques riches en fer sont les plus courants. Tels que l’a-alsfe Si, le β-Alsfesi, le b-Alesia, le (Femn)Sials, etc. : avant la solidification de la masse fondue, certaines inclusions de composés intermétalliques primaires, telles que le MnA, le FeAl₃, l’A, le TA, etc. Les composés intermétalliques formés lors de l’affinage du grain ou du traitement de la masse fondue sont principalement des inclusions à gros grains de forme lamellaire ou filiforme, telles que VB₂, AIB₂, TiB₂, etc.
3) Les inclusions liquides (sels fondus), principalement des sels d'halogénures de métaux alcalins et alcalino-terreux produits lors de l'électrolyse ou de l'affinage de l'aluminium, tels que le chlorure de magnésium, le fluorure de sodium, le fluorure de calcium, etc. Le fluorure génère généralement du chlorure au cours du processus d'électrolyse de l'aluminium, mais il est principalement produit lors du processus d'affinage en fusion.
La présence d'une faible quantité d'inclusions fines dans la masse d'aluminium fondu peut réduire le degré de sous-refroidissement cristallin et favoriser, dans une certaine mesure, la nucléation. Certaines particules peuvent également renforcer la deuxième phase de l’alliage d’aluminium, mais la plupart des inclusions n’ont pour effet que de nuire à la résistance à la fatigue, à la ductilité, à la plasticité, à la résistance à la corrosion et aux propriétés d’oxydation anodique des lingots ou des produits. La présence d’inclusions solides augmente la viscosité de l’aluminium fondu, affecte la fluidité et les performances de coulée de l’alliage d’aluminium, et entraîne la formation de défauts de structure. Parallèlement, elle constitue un noyau d’initiation des fissures, détruit la continuité de la matrice, provoque une concentration de contraintes et détériore les pièces. Les propriétés mécaniques du produit entraînent une défaillance prématurée de celui-ci. Les particules d’inclusions sont également susceptibles de former des points durs, ce qui détériore les performances d’usinage et l’état de surface de l’alliage d’aluminium, et augmente l’usure des outils d’usinage. Les inclusions liquides dans la masse fondue provoquent l’accumulation de gouttelettes, ce qui se traduit par une mauvaise fluidité de la masse fondue, la formation d’un canal de conduction, etc.