Les alliages d'aluminium se caractérisent par leur faible densité, leur bas point de fusion, une solubilité en gaz négligeable à l'exception de l'hydrogène, une excellente fluidité, une bonne usinabilité et une bonne résistance à la corrosion. Des pièces moulées de qualité supérieure constituent une exigence essentielle pour les composants structurels critiques utilisés dans les industries automobile et aérospatiale. La fabrication de ces pièces moulées exige que les inclusions et la porosité des alliages d’aluminium soient réduites au minimum (voire éliminées) afin de supprimer leur influence néfaste sur les propriétés mécaniques, de sorte que ces dernières soient alors principalement déterminées par la microstructure des pièces moulées.
La présence d'inclusions non métalliques dures dans les alliages d'aluminium peut non seulement nuire aux propriétés mécaniques du produit fini, mais aussi entraîner un certain nombre d'autres problèmes lors du moulage sous pression, notamment :
Diminution des propriétés mécaniques de la pièce moulée
La résistance à la traction et l'allongement diminuent considérablement à mesure que la teneur en inclusions augmente. Le métal pur se caractérise généralement par des propriétés de traction élevées (limite d'élasticité, résistance à la traction maximale, pourcentage d'allongement).
Mauvaise usinabilité et usure importante des outils
Certaines des inclusions que l'on retrouve souvent dans la pièce moulée sont des particules céramiques cassantes et extrêmement dures. La dureté de certaines inclusions peut être mesurée sur l'échelle de Mohs, où le diamant correspond à 10. Lorsque l'alliage en fusion est purifié par filtration avant le moulage, l'usinabilité s'améliore considérablement.
Perte de fluidité et de propriétés nourrissantes
Les inclusions présentes dans le métal en fusion entraînent une diminution de sa fluidité. La production de métal en fusion pur par filtration par filtre en mousse céramique peut améliorer considérablement la fluidité, jusqu’à 30% à des températures de fonctionnement normales.
Augmentation de la porosité des gaz
La teneur en hydrogène dissous dans les masses fondues d’alliages d’aluminium est le principal facteur responsable de la formation de porosité gazeuse lors de la solidification. La limite de solubilité de l’hydrogène dans l’aluminium fondu est élevée, mais elle diminue considérablement à mesure que le métal se solidifie, ce qui entraîne la formation de porosité gazeuse. La porosité due aux gaz après solidification dépend non seulement de la teneur en hydrogène du métal en fusion, mais aussi de la pureté du métal. Les oxydes agissent comme sites de nucléation des pores et les hydrures se décomposent lors du refroidissement pour produire de l'hydrogène dissous.
Mauvaise qualité de surface et manque d'étanchéité à la pression
Les défauts observés dans les produits en aluminium, tels que les piqûres dans les tôles minces et les stries de rasoir sur les plaques lithographiques, sont généralement dus à des inclusions. Ces inclusions, dont le diamètre effectif varie entre 10 et 20 m, peuvent, à une concentration de quelques parties par million, nuire à la qualité des produits laminés en aluminium.