Les alliages de cuivre peuvent être corroyés ou coulés. Étant ductiles, ils peuvent être laminés à froid ou à chaud plus facilement que les autres systèmes d’alliages non ferreux conventionnels. Selon la technique de fabrication et le traitement auquel ils sont soumis, on peut tirer plusieurs conclusions importantes de la caractérisation microstructurale. Par exemple, dans les alliages de laiton et de bronze, la déformation due à l’extrusion entraîne une formation importante de « twinning » dans la microstructure. L’image ci-dessous montre comment les twinning se révèlent dans un alliage de laiton laminé. Il faut faire attention à ne pas induire de déformation lors de la préparation de l’échantillon.

Selon les paramètres de traitement auxquels l’alliage est soumis, comme la température de recuit, les grains peuvent se recristalliser ou croître. Lorsque la répartition de la température dans le matériau n’est pas uniforme, la taille des grains peut varier. Le même phénomène peut se produire sous l’effet de charges d’extrusion ou de laminage. Étant donné que les alliages de cuivre se déforment facilement, la variation de la taille des grains peut jouer un rôle essentiel dans la détermination des propriétés mécaniques de la pièce finale.

Les microstructures d’alliages de cuivre peuvent contenir un large éventail de phases identifiées par des lettres de l’alphabet grec. La présence d’une phase particulière dépend du système d’alliage et de la méthode de fabrication. Parmi les différentes phases, la phase alpha « α » peut être considérée comme la principale car elle indique la structure CFC (Cubique Face Centrée) du cuivre à l’équilibre. Lorsque tous les éléments d’alliage sont dissous dans la matrice de cuivre, ce qui est généralement le cas dans les systèmes Cu-Ni, on observe une seule phase α. Cependant, l’ajout d’éléments peut favoriser la formation d’autres phases donnant lieu à des microstructures polyphasées. Par exemple, l’augmentation de la concentration d’étain au-dessus de 11% dans les bronzes-étain coulés peut donner lieu à des microstructures polyphasées avec des îlots de phase δ (une phase riche en étain à structure CFC). La photo ci-dessous montre la microstructure polyphasée d’un alliage de bronze coulé.

Les précipités intermétalliques, comme ceux que l’on voit dans la microstructure ci-dessus, dans les régions intergranulaires, peuvent être désastreux pour les applications structurelles. Pour certaines applications, les précipités sont avantageux car ils permettent d’affiner la taille des grains. Quel que soit le cas, la métallographie permet l’analyse des microstructures et donne des indications critiques sur la morphologie et les caractéristiques de ces précipités.

Un des principaux facteurs affectant les propriétés conductrices du cuivre pur est la quantité d’oxygène qu’il contient. L’oxygène peut également modifier profondément la microstructure de l’alliage. Il est intéressant de noter que le cuivre et l’oxygène forment un système eutectique comme les systèmes d’alliage Cu-Al.