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Mécanismes de durcissement structural des alliages plomb-cadmium-strontium-étain pour grilles de batterie

Structural hardening mechanisms of lead-cadmium-strontium-tin alloys for battery grids

¹ Laboratoire de Thermodynamique et Énergétique, Faculté des Sciences, BP 8106, Agadir, Maroc
² Laboratoire Physicochimie des Procédés et des Matériaux (PCPM), Université Hassan 1 er FST, Settat, Maroc

^⁎ Auteur de correspondance : saadelmadani73@gmail.com

Reçu : 2 Juin 2016
Reçu (version finale): 1 Octobre 2016
Accepté : 24 Novembre 2016

Résumé

Il est connu que les alliages plomb-cadmium-strontium sont très bien durcis par une précipitation continue et une transformation discontinue, tandis que les alliages plomb-étain présentent une précipitation discontinue à faible effet durcissant. La présente étude est consacrée à déterminer le type de précipitation (continue ou discontinue), la nature et la morphologie des phases précipitées et l'intensité du durcissement dans les alliages quaternaires Pb-Cd-Sr-Sn. Le retour à l'équilibre des solutions solides sursaturées des alliages Pb-Cd-Sr-Sn a été étudié par différentes techniques : dureté, microdureté, microscopie optique et électronique à balayage. Deux états structuraux sont considérés : alliage brut de coulée et alliage réhomogénéisé. Les alliages contiennent 2 % en poids de Cd, 0,08 % en poids de Sr et 0,5 % ; 0,75 % et 1 % en poids de Sn. Les températures explorées sont essentiellement 20 °C et 80 °C. Cette dernière température correspond à la température de mÛrissage des grilles de batterie et à la température la plus élevée de fonctionnement des batteries. Les phénomènes de vieillissement et de survieillissement correspondants sont similaires à ceux des alliages Pb-Cd-Sr. La présence de l'étain amplifie la dureté maximale et retarde la cinétique des processus du durcissement structural de ces alliages.

Abstract

It is known that lead-cadmium-strontium alloys are very well hardened by a continuous and a discontinuous transformation, whereas lead-tin alloys present a discontinuous precipitation with a weak hardening effect. This study is devoted to determine precipitation type, nature and morphology of precipitated phases and intensity of hardening in the quaternary alloys Pb-Sn-Cd-Sr. The return to equilibrium of the supersaturated solid solutions alloys Pb-Sn-Cd-Sr was studied by different techniques: hardness, micro-hardness, optical microscopy and scanning electron microscopy. Two structural states are considered: as-cast alloy and rehomogenised alloy. The alloys contain 2 wt% of cadmium, 0.08 wt% of strontium and 0.5, 0.75 and 1 wt% of Sn. The explored temperatures were 20 °C and 80 °C. This last temperature corresponds to the curing temperature of battery's grids and to the highest operating temperature. The phenomena of corresponding aging and overaging are similar to those of Pb-Cd-Sr alloys. The presence of tin amplifies the maximum hardness and delays the kinetics of the hardening process of these alloys.