CA1291927C - Procede de desensibilisation a la corrosion exfoliante avec obtention simultanee d'une haute resistance mecanique et bonne tenue auxdommages des alliages d'al contenant du li - Google Patents
Procede de desensibilisation a la corrosion exfoliante avec obtention simultanee d'une haute resistance mecanique et bonne tenue auxdommages des alliages d'al contenant du liInfo
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- CA1291927C CA1291927C CA000523887A CA523887A CA1291927C CA 1291927 C CA1291927 C CA 1291927C CA 000523887 A CA000523887 A CA 000523887A CA 523887 A CA523887 A CA 523887A CA 1291927 C CA1291927 C CA 1291927C
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Abstract
La présente invention est relative à un procédé de désensibilisatlon à la corrosion exfoliante des alliages d'Al contenant du Li par traitement de sous-revenu, conduisant simultanément à des hautes résistances mécaniques et à une bonne tenue aux dommages. Selon ce procédé, le revenu doit être effectué dans un domaine températures-temps suivant: t ? 20 x 5 exp ((150-T)/30) t ? 80 x 5 exp ((150-T)/30) et T ? 160.degree.C pour Mg ? 2% T ? 160.degree.C - 5 (2-% Mg).degree.C pour 1 ? Mg ? 2% T ? 155.degree.C pour Mg ? 1% . avec : t = durée de revenu en heure T = températures de revenu en .degree.C.
Description
~ 19~7 La présente invention est relative à un procédé de désensibilisation à la corrosion exfoliante des alliages d'Al contenant du Li par traitement de sous-revenu, conduisant simultanément à de hautes résistances mécaniques et une bonne tenue aux dommages.
On sait que l'obtention d'une bonne tenue à la corrosion est un point essentiel de la mise au point des alliages d'aluminium, en particulier pour l'aéronautique. De façon générale, cette bonne résistance est obtenue par des traitements thermiques de sur-revenu, soit monopalier, soit bipalier (par exemple le traitement T73 sur les alliages Al Zn Cu Mg, selon la désignation de l'Aluminium Association). Cette désensibilisation par revenu poussé est également applicable aux alliages aluminium-lithium, où l'on constate de façon générale que des revenus à haute température (T ~ 190C) et pour des durée6 suffisamment longues, conduisent à une bonne résistance à la corroslon.
Cependant, la meilleure combinaison te résistance mécanique et tenueau dommage obtenue sur alliages conventionnels d'Al, ne peut être obtenue avec ces traitements de sur-revenu, désensibilisants à la corrosion.
Pour les alliages conventionnels d'aluminium, les meilleurs compromisde résistance mécanique - tenue en corrosion et les meilleurs compromis résistance mécanique - tenue au dommage ne peuvent être réalisés que sur des alliages différents et par des traitements thermiques différents.
Par exemple, l'alliage 2024 (selon la désignation de l'Aluminium Association) utilisé dans les parties les plus sollicitées en fatigue-traction, offre le meilleur compromis résistance mécanique - tenue en fatigue; cependant, cet alliage est utilisé à l'état T4 ou T3, c'est-à-dire mûri à température ambiante et de ce fait, ne présente pas de bonne résistance à la corrosion feuilletante dès que l'épaisseur du produit dépasse quelques millimètres.
lZ91~7 Notons que pour apprëcier ~z tenue a la corrosion exfoliante en atmosphère naturelle, il est apparu que le test de corrosion feuilletante EXC0 (norme ASTM G34-1979) appliqué pendant 96 h est bien représentatif.
En effet, la comparaison t'échantillons ayant subi l'essai de test EXC0 et l'exposition en atmosphère de type marin donne pour des alliages d'Al contenant du Li, les mêmes classements de résistance du matériau à la corrosion, selon divers traitement6, avec cependant une tendance du test EXCO à être légèrement plus sévère que la corrosion naturelle.
Rappelons que cette notation EXC0 comporte les échelles suivantes ~norme référencée ci-dessus) :
N - pas d'attaque P piqûrespas de sensibilisation au Q piqûres feuilletantestest de corrosion feuilletante EA feuilletage léger EB ~
EC attaque feuilletante de plus en plus marquée ED ~ ~
Elle e8t établie par comparalson à de8 échantillons de référence.
Selon l'invention, le revenu doit être effectué dans un domaine de températures-temps suivant :
t >~-20 x 5 exp ((150-T)/30)*
t ~ ôO x 5 exp ((150-T)/30) et ~< 160C pour Mg ~ 2 %
T~ 160C- 5 x (2-ZMg)C pour 1 ~ Mg ~ 2 %
T~ 155C pour Mg ~ l Z
avec : t : durée de revenu en heures T : températures de revenu en C.
De préférence, le revenu est effectué à une température inférieure ou égale à 155C et/ou pour une durée (en heures) supérieure ou égale à 24x5 exp ((150-T)/30), la tc~peraturc T etant exprlmcc cn C.
~ exp. signifie exposant ou puissance 1.~9~ 7 L'alliage ainsi traité présente une sensibilité au test EXC0 inférieureou égale à B ce qui correspond à un bon comportement en atmosphère naturelle, une résistance mécanique au moins compsrable au 2024 (état T3 ou T4) et une bonne tenue au dommage.
Pour les durées inférieures à 20x5 exp ((150-T)/30), les caractéristiques mécaniques sont insuffisantes; pour les durées supérieures à 80x5 exp((l50-`T)/30), le maximum de résistance est dépassé et la ténacité
chute fortement.
Pour le6 température6 6upérieures aux valeurs indiquées, la résistance à la corrosion exfoliante est insuffisante.
L'invention s'applique en particulier à des alliages aluminium-lithium contenant en poids % : Li 1 à 4; Cu 0 à 5; Mg 0 à 7; Zr 0 à 0,2;
Cr 0 à 0,4; Mn 0 à 1; Fe ~ 0,5; Si ~ 0,5; autres éléments tels que Hf, Nb, V, W, Ta, Ti, chacun inférieur à 0,5 %, reste aluminium et impuretés habituelles.
Ces alliages peuvent être obtenus par métallurgie du lingot ou par procédé de solidification rapide (métallurgie des poudres, "splat cooling", solidification rapide de ruban6, etc...).
Ces produit6 60nt transformés de façon habituelle pour les alliages au lithium, corroyé6 à chaud et/ou à froid, enfin, ils subissent un traitement de mise en 601ution, une trempe, éventuellement 6uivie d'un écroui6sage à froid, et un revenu de précipitation structurale.
L'invention s'applique à toute forme de produit (forgés, matricés, laminés, filés, étirés), ainsi qu'aux alliages moulés, ne subissant aucun corroyage.
Les exemples suivants illustrent le procédé selon l'invention et sont illustrés par la figure 1 représentant le domaine de~ longueurs de fissures de fatigue en fonction du nombre de cycles subis.
1~91~;27 Sauf indication contraire, les désignstions d'alliages ou de traitements thermiques sont conformes aux désignations de l'Aluminium As60ciation et les pourcentages d'éléments d'alliages sont des pourcentages en poids.
L~e-ple ~
Cet exemple 1, relatif à l'art antérieur, montre la bonne corrélation entre les essais atmosphériques réels et le test EXC0 pour des échantillons d'alliage Al-Li sur-revenus.
Un alliage 8090 : 2,7% Li; 1,3% Cu; 1% Mg; 0,11% Zr; 0,04% Fe;
0,03% Si; reste aluminium a été coulé en billette ~ 200 mm, homogénéisé
24 h à 533C, écroûté à ~ 140 mm, filé en larget de 100 x 13 mm2 à
la température de 430C (rapport de filage ~ 12), mis en solution lh30 à 535C, trempé ~ l'eau froide, tractionné de 2 % et soumis à
divers traitements de revenu.
De la même fa~on, un alliage 2091 à 2,0 Li; 2,1 Cu; 1,4 Mg; 0,11 Zr; 0,04 Fe; 0,03 Si, reste aluminium, a été coulé en billette p 200 mm, homogénéisé 24 h à 525C, écroûté à ~ 140 mm, filé dans les contitions précédentes, mis en solution lh30 à 526C, trempé à l'eau froide, tractionné de 2 % et soumis au revenu.
Vn larget, section 100 x 13 d'alliage 2024 T351 est pris en référence.
Les échantillons de larget filé revenu ont été usinés à mi-épaisseur sur la moitié de leur largeur, afin de présenter à la fois un état de surface brut de filage et une surface usinée.
Ils ont ensuite subi d'une part le test de corrosion exfoliante etd'autre part l'exposition atmosphérique en milieu marin dansune station de la Demandere5se située à Salins de Giraud en Camargue (France), dans les conditions suivantes:
'7 s - tôles de 200 x 100 ~m2 fixées sur pupitre par des pièces isolante~
après dégraissage à l'acétone ou alcool.
- durée d'exposition avant examen : 22 mois.
Les résultats comparatifs sont les sulvants I I IComportement ¦ Alliage I Revenu ¦En surface ¦ A mi-épaisseur I I Te~t ¦ Milieu ¦ Test ¦ ~ilieu IEXC0 I naturel ¦ RXG0 I Naturel 1 8090 1 4 h à 190C ¦ P/EA ¦ P ¦ ED I EC-ED
¦ ¦ 12 h à 190C ¦ P/EA ¦ EA ¦ EC-ED ¦ EB
I ¦ 48 h à 190C ¦ P ¦ P/EA ¦ P/EA I P
¦ ¦ 18 h à 210C ¦ P I P ¦ P I P
I 1 3 h à 220C ¦ N ¦ N ¦ P/EA ¦ P
¦ 2091 ¦ 48 h à 190C ¦ P I P ¦ P I P
¦ 2024 ¦ T 351 I N-P I N ¦ ED ¦ EC-ED
E2e p1e 2 Un alliage 2091 de composition à 2,0 Li; 1,9 Cu, 1,6 Mg; 0,08 Zr;
0,05 Fe; 0,04 Si, reste aluminium, est coulé en plaque de section 800 x 300 mm2 et de poids 1,5 tonne, homogénéisé 24h à 526C, écroûté
et ébouté (épaisseur du plateau: 270 mm), réchauffé 12 h à 470C, laminé
à chaud à partir de cette température jusqu'à une épaisseur de 3,2 mm, enroulé en bobine, recuit 1 h à 450C, laminé à froid en continu jusqu'à 1,6 mm, mis en solution 20 min à 526~C, trempé à l'eau froide, et revenu. Les résultats des essais de corrosion feuilletante, de caractériOtiques mécaniques de traction et de ténacité apparente (KcA) sont les suivants:
~..
'7 TABLE;AU 2 u~ I I~ ` I~ ~D
h~ 0 -- ~ ~ ~
E_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _~
o o o U~ U~ o o U~ o o U~
E~ ~ ~ '` ~ ~ t~
~ ~s- ~ ~ ~ ~
;~ _ _______ ____ _______ ___ U~ o ~ o o o o o U~ o U~
1~1 O ~ ~1 ~ O 1~ ~ 1~ ~ r~ ~ N
~ a~- _____ ______ _______ ___ ___ ____________ _______ ___ O
O g ~ .
~ ~ - ¢ ¢ ~ ~
~ ~ ¢ ¢ ~ ¢ ¢ ~ ~ C
E~ql ~ 1~ Z ~4 O
___ C ___________ -Cl ------ --- ~`V
~E c ~ o ~P E~ E ~o ~ ~~o U~ ~oC o C ~ C ~
_ P~ O ~ C O ~ o u~ ~ C~C~ ~ _ O J-04 C o~ I~ ~ _ o o ~ ~D
oql~ ~ ~ I _I O u~ O ~
C~ _ ~ 10 C u~ ~ ~ ~ C
~N m .e I ~O O . ~J ~ O
:~ li m '~ ~ O v ~v oC-- 5~ ~ ~ N ~ u~ ~t ~ ~; ~ ~ ~V
___ ____________ _______ ___ * *
1~9~2~
.
L'échantillon d'alliage 2091 ayant subi le revenu à 150C pendant 48 h a été comparé à un alliage 2024 état T351 en ce qui concerne la r~:sistance à la propagation des fissures de fatigue, sous une charge sinusoidale cr-- ~ 90 +- 40 MPa (éprouvette à fissure centrale) de 100 mm de large.
La figure 1 donne les plages des courbes : longueur des fissures (2a) en fonction du nombre de cycles (N), pour les directions comprises entre le sens long et le sens travers de la tôle pour ces deux alliages : on constate que les deux alliages sont sensiblement équivalents, avec une tendance à la supériorité du 2091 par rapport au 2024 pour les nombres de cycles élevés et une moindre dispersion des résultats pour le premier.
~xe ple 3 Un alliage 8090 de composition 2,5 li; 1,4 Cu; 0,95 Mg; 0,06 Zr; 0,06 Fe; 0,03 Si: reste Al a été coulé en plateau de section 800 x 300 mm2 et de poids 1,5 tonne, homogénéisé 24 h à 535C, ébouté e~ scalpé 3 épaisseur 270 mm, réchsuffé 12h à 450C, laminé à chaud ~usqu'à 3,2 mm à partlr de 450C, recuit lh à 450C, laminé en tôle Jusqu'à ~,6 ~m à
froid, mis en solution 20 ~n à 535C, trempé à l'eau froide, tractionné
te 1,5 % à froid et revenu selon les conditions indiquées au tableau ci-8près. Les résultats tes esssis des tests EXC0, des e8sais en atmosphère marine naturelle, sinsi que ceux des caractéristiques mécaniques de traction et de ténacité (RIC), comparativement à ceux obtenus sur l'alliage 2024 T351, sont rassemblés dans le tableau 3.
\
\\
1291~7 l l I Caractéristiques mécsniques 1 .
¦ Revenu ¦ Test EXCO i R0,2 ¦ Rm I A(5,65 V ) ¦ XcA-~LT I d**
¦ ¦ à coeur ¦ (MPa) ¦ (MPs) ¦ Z ¦ (MPa ~ ) ¦ l I
hors l~invention ¦ 6h 170C ¦ EC ¦ 330 ¦ 430 ¦ 12 1 65 ¦ Selon l~invention ¦ 24h 150C ¦ EA ¦ 345 ¦ 455 1 13 ¦ 67 ¦ 2,53 1 ¦ 2024 T351 ¦ P-EA I 340 1 480 1 18 1 75 ¦ 2,79 ¦
.
* Eprouvette de 100 mm de large ** d t densité.
E~e ple 4 Un allisge de composltlon 2,7 Ll; 1,0 Mg; 1,3 Cu; 0,11 Zr; 0,04 Fe; 0,03 Sl~ reste ~luminlum est coulé en billettes ~ 200 mm, homogén~lsé
24 h à 535C, ~croûté a 140 mm, fllé en larget de section 100 x 13 mm2 à 430C, mis en solutlon lh30 à 535C, trempé à l'eau frolde, tractionné
de 2 % et revenu selon les conditions données au tableau IV suivant.
Les résultats des essais de corrosion feuilletante (test EXC0 et atmosphère marine), de caractéristiques mécaniques de ténacité (RIC), comparativement à celles obtenues sur l'alliage 2024 sont reportée~ au Tableau 4.
9 12~1~2'7 Propriétés senæ long Test I Atmo6p.* ¦ ¦ R0,2 ¦ Rm ¦ A ¦ KIC-LT ¦
I Revenus ¦ EXC0 (mi-l Naturelle ¦ d** ¦ (MPa) ¦ (MPa) ¦ 5,65 ~ I (MPa~I I épais.) I (mi-épais)l l l I (%) IHors l~invention 112h 190C -ï----~ l l l l l l I
l(proche du ¦ EC-ED I EB I ¦ 490 1 540 1 7 1 37 Ipic) Selon l'invention ¦24h 155C ¦ EA ¦ P-EA ¦ 2,53 ¦ 430 1 520 1 6 1 39 _ 2024 T351 I ED I EC-ED ! 2,79 1 400 1 530 1 13 1 39 * Après 22 mois à Salins de Giraud ** d : densité
XxeDple 5 Un alliage de composition 2,0 Li; 3,2 Cu; 0,3 Mg; 0,11 Zr; 0,04 Fe;
0,04 Si; reste aluminium, a été coulé en billette ~ 200, homogén~isé
12 h a 510C puis 24 h 520C, écroût~ à ~ 140 mm, filé à 420C en un larget section 100 x 13 mm2, mis en solution lh30 à 525C, trempé à l'eau roide, tractionné à froit te 2 % et revenu selon l'invention 48 h à
150C.
Les résultats tes caractéristiques mécaniques de traction dans le sens long de ténacité KIC, sens LT, tu test de corrosion feuilletante EXC0, et la densité d comparativement à ceux obtenus sur les alliages classiques 2024 et 7075, sont reportés dans le TABLEAU 5.
I I R0,2 I Rm I A(5,65 ~ ) I KIC-LT ¦ EXC0 I d ¦ i (MPa) I (MPa) I % I (MPa ~ I I g/cm3 I Selon l'in-¦
¦ vention 1 525 ¦ 602 ¦ 11 ¦ 44 ¦ P-EA ¦ 2,585 7075 T651 1 550 1 605 ¦ 11 ¦ 31 ¦ P-EC ¦ 2,810 ¦ 2024 T351 ¦ 400 1 530 1 13 ¦ 39 I ED ¦ 2,790 -
On sait que l'obtention d'une bonne tenue à la corrosion est un point essentiel de la mise au point des alliages d'aluminium, en particulier pour l'aéronautique. De façon générale, cette bonne résistance est obtenue par des traitements thermiques de sur-revenu, soit monopalier, soit bipalier (par exemple le traitement T73 sur les alliages Al Zn Cu Mg, selon la désignation de l'Aluminium Association). Cette désensibilisation par revenu poussé est également applicable aux alliages aluminium-lithium, où l'on constate de façon générale que des revenus à haute température (T ~ 190C) et pour des durée6 suffisamment longues, conduisent à une bonne résistance à la corroslon.
Cependant, la meilleure combinaison te résistance mécanique et tenueau dommage obtenue sur alliages conventionnels d'Al, ne peut être obtenue avec ces traitements de sur-revenu, désensibilisants à la corrosion.
Pour les alliages conventionnels d'aluminium, les meilleurs compromisde résistance mécanique - tenue en corrosion et les meilleurs compromis résistance mécanique - tenue au dommage ne peuvent être réalisés que sur des alliages différents et par des traitements thermiques différents.
Par exemple, l'alliage 2024 (selon la désignation de l'Aluminium Association) utilisé dans les parties les plus sollicitées en fatigue-traction, offre le meilleur compromis résistance mécanique - tenue en fatigue; cependant, cet alliage est utilisé à l'état T4 ou T3, c'est-à-dire mûri à température ambiante et de ce fait, ne présente pas de bonne résistance à la corrosion feuilletante dès que l'épaisseur du produit dépasse quelques millimètres.
lZ91~7 Notons que pour apprëcier ~z tenue a la corrosion exfoliante en atmosphère naturelle, il est apparu que le test de corrosion feuilletante EXC0 (norme ASTM G34-1979) appliqué pendant 96 h est bien représentatif.
En effet, la comparaison t'échantillons ayant subi l'essai de test EXC0 et l'exposition en atmosphère de type marin donne pour des alliages d'Al contenant du Li, les mêmes classements de résistance du matériau à la corrosion, selon divers traitement6, avec cependant une tendance du test EXCO à être légèrement plus sévère que la corrosion naturelle.
Rappelons que cette notation EXC0 comporte les échelles suivantes ~norme référencée ci-dessus) :
N - pas d'attaque P piqûrespas de sensibilisation au Q piqûres feuilletantestest de corrosion feuilletante EA feuilletage léger EB ~
EC attaque feuilletante de plus en plus marquée ED ~ ~
Elle e8t établie par comparalson à de8 échantillons de référence.
Selon l'invention, le revenu doit être effectué dans un domaine de températures-temps suivant :
t >~-20 x 5 exp ((150-T)/30)*
t ~ ôO x 5 exp ((150-T)/30) et ~< 160C pour Mg ~ 2 %
T~ 160C- 5 x (2-ZMg)C pour 1 ~ Mg ~ 2 %
T~ 155C pour Mg ~ l Z
avec : t : durée de revenu en heures T : températures de revenu en C.
De préférence, le revenu est effectué à une température inférieure ou égale à 155C et/ou pour une durée (en heures) supérieure ou égale à 24x5 exp ((150-T)/30), la tc~peraturc T etant exprlmcc cn C.
~ exp. signifie exposant ou puissance 1.~9~ 7 L'alliage ainsi traité présente une sensibilité au test EXC0 inférieureou égale à B ce qui correspond à un bon comportement en atmosphère naturelle, une résistance mécanique au moins compsrable au 2024 (état T3 ou T4) et une bonne tenue au dommage.
Pour les durées inférieures à 20x5 exp ((150-T)/30), les caractéristiques mécaniques sont insuffisantes; pour les durées supérieures à 80x5 exp((l50-`T)/30), le maximum de résistance est dépassé et la ténacité
chute fortement.
Pour le6 température6 6upérieures aux valeurs indiquées, la résistance à la corrosion exfoliante est insuffisante.
L'invention s'applique en particulier à des alliages aluminium-lithium contenant en poids % : Li 1 à 4; Cu 0 à 5; Mg 0 à 7; Zr 0 à 0,2;
Cr 0 à 0,4; Mn 0 à 1; Fe ~ 0,5; Si ~ 0,5; autres éléments tels que Hf, Nb, V, W, Ta, Ti, chacun inférieur à 0,5 %, reste aluminium et impuretés habituelles.
Ces alliages peuvent être obtenus par métallurgie du lingot ou par procédé de solidification rapide (métallurgie des poudres, "splat cooling", solidification rapide de ruban6, etc...).
Ces produit6 60nt transformés de façon habituelle pour les alliages au lithium, corroyé6 à chaud et/ou à froid, enfin, ils subissent un traitement de mise en 601ution, une trempe, éventuellement 6uivie d'un écroui6sage à froid, et un revenu de précipitation structurale.
L'invention s'applique à toute forme de produit (forgés, matricés, laminés, filés, étirés), ainsi qu'aux alliages moulés, ne subissant aucun corroyage.
Les exemples suivants illustrent le procédé selon l'invention et sont illustrés par la figure 1 représentant le domaine de~ longueurs de fissures de fatigue en fonction du nombre de cycles subis.
1~91~;27 Sauf indication contraire, les désignstions d'alliages ou de traitements thermiques sont conformes aux désignations de l'Aluminium As60ciation et les pourcentages d'éléments d'alliages sont des pourcentages en poids.
L~e-ple ~
Cet exemple 1, relatif à l'art antérieur, montre la bonne corrélation entre les essais atmosphériques réels et le test EXC0 pour des échantillons d'alliage Al-Li sur-revenus.
Un alliage 8090 : 2,7% Li; 1,3% Cu; 1% Mg; 0,11% Zr; 0,04% Fe;
0,03% Si; reste aluminium a été coulé en billette ~ 200 mm, homogénéisé
24 h à 533C, écroûté à ~ 140 mm, filé en larget de 100 x 13 mm2 à
la température de 430C (rapport de filage ~ 12), mis en solution lh30 à 535C, trempé ~ l'eau froide, tractionné de 2 % et soumis à
divers traitements de revenu.
De la même fa~on, un alliage 2091 à 2,0 Li; 2,1 Cu; 1,4 Mg; 0,11 Zr; 0,04 Fe; 0,03 Si, reste aluminium, a été coulé en billette p 200 mm, homogénéisé 24 h à 525C, écroûté à ~ 140 mm, filé dans les contitions précédentes, mis en solution lh30 à 526C, trempé à l'eau froide, tractionné de 2 % et soumis au revenu.
Vn larget, section 100 x 13 d'alliage 2024 T351 est pris en référence.
Les échantillons de larget filé revenu ont été usinés à mi-épaisseur sur la moitié de leur largeur, afin de présenter à la fois un état de surface brut de filage et une surface usinée.
Ils ont ensuite subi d'une part le test de corrosion exfoliante etd'autre part l'exposition atmosphérique en milieu marin dansune station de la Demandere5se située à Salins de Giraud en Camargue (France), dans les conditions suivantes:
'7 s - tôles de 200 x 100 ~m2 fixées sur pupitre par des pièces isolante~
après dégraissage à l'acétone ou alcool.
- durée d'exposition avant examen : 22 mois.
Les résultats comparatifs sont les sulvants I I IComportement ¦ Alliage I Revenu ¦En surface ¦ A mi-épaisseur I I Te~t ¦ Milieu ¦ Test ¦ ~ilieu IEXC0 I naturel ¦ RXG0 I Naturel 1 8090 1 4 h à 190C ¦ P/EA ¦ P ¦ ED I EC-ED
¦ ¦ 12 h à 190C ¦ P/EA ¦ EA ¦ EC-ED ¦ EB
I ¦ 48 h à 190C ¦ P ¦ P/EA ¦ P/EA I P
¦ ¦ 18 h à 210C ¦ P I P ¦ P I P
I 1 3 h à 220C ¦ N ¦ N ¦ P/EA ¦ P
¦ 2091 ¦ 48 h à 190C ¦ P I P ¦ P I P
¦ 2024 ¦ T 351 I N-P I N ¦ ED ¦ EC-ED
E2e p1e 2 Un alliage 2091 de composition à 2,0 Li; 1,9 Cu, 1,6 Mg; 0,08 Zr;
0,05 Fe; 0,04 Si, reste aluminium, est coulé en plaque de section 800 x 300 mm2 et de poids 1,5 tonne, homogénéisé 24h à 526C, écroûté
et ébouté (épaisseur du plateau: 270 mm), réchauffé 12 h à 470C, laminé
à chaud à partir de cette température jusqu'à une épaisseur de 3,2 mm, enroulé en bobine, recuit 1 h à 450C, laminé à froid en continu jusqu'à 1,6 mm, mis en solution 20 min à 526~C, trempé à l'eau froide, et revenu. Les résultats des essais de corrosion feuilletante, de caractériOtiques mécaniques de traction et de ténacité apparente (KcA) sont les suivants:
~..
'7 TABLE;AU 2 u~ I I~ ` I~ ~D
h~ 0 -- ~ ~ ~
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1~9~2~
.
L'échantillon d'alliage 2091 ayant subi le revenu à 150C pendant 48 h a été comparé à un alliage 2024 état T351 en ce qui concerne la r~:sistance à la propagation des fissures de fatigue, sous une charge sinusoidale cr-- ~ 90 +- 40 MPa (éprouvette à fissure centrale) de 100 mm de large.
La figure 1 donne les plages des courbes : longueur des fissures (2a) en fonction du nombre de cycles (N), pour les directions comprises entre le sens long et le sens travers de la tôle pour ces deux alliages : on constate que les deux alliages sont sensiblement équivalents, avec une tendance à la supériorité du 2091 par rapport au 2024 pour les nombres de cycles élevés et une moindre dispersion des résultats pour le premier.
~xe ple 3 Un alliage 8090 de composition 2,5 li; 1,4 Cu; 0,95 Mg; 0,06 Zr; 0,06 Fe; 0,03 Si: reste Al a été coulé en plateau de section 800 x 300 mm2 et de poids 1,5 tonne, homogénéisé 24 h à 535C, ébouté e~ scalpé 3 épaisseur 270 mm, réchsuffé 12h à 450C, laminé à chaud ~usqu'à 3,2 mm à partlr de 450C, recuit lh à 450C, laminé en tôle Jusqu'à ~,6 ~m à
froid, mis en solution 20 ~n à 535C, trempé à l'eau froide, tractionné
te 1,5 % à froid et revenu selon les conditions indiquées au tableau ci-8près. Les résultats tes esssis des tests EXC0, des e8sais en atmosphère marine naturelle, sinsi que ceux des caractéristiques mécaniques de traction et de ténacité (RIC), comparativement à ceux obtenus sur l'alliage 2024 T351, sont rassemblés dans le tableau 3.
\
\\
1291~7 l l I Caractéristiques mécsniques 1 .
¦ Revenu ¦ Test EXCO i R0,2 ¦ Rm I A(5,65 V ) ¦ XcA-~LT I d**
¦ ¦ à coeur ¦ (MPa) ¦ (MPs) ¦ Z ¦ (MPa ~ ) ¦ l I
hors l~invention ¦ 6h 170C ¦ EC ¦ 330 ¦ 430 ¦ 12 1 65 ¦ Selon l~invention ¦ 24h 150C ¦ EA ¦ 345 ¦ 455 1 13 ¦ 67 ¦ 2,53 1 ¦ 2024 T351 ¦ P-EA I 340 1 480 1 18 1 75 ¦ 2,79 ¦
.
* Eprouvette de 100 mm de large ** d t densité.
E~e ple 4 Un allisge de composltlon 2,7 Ll; 1,0 Mg; 1,3 Cu; 0,11 Zr; 0,04 Fe; 0,03 Sl~ reste ~luminlum est coulé en billettes ~ 200 mm, homogén~lsé
24 h à 535C, ~croûté a 140 mm, fllé en larget de section 100 x 13 mm2 à 430C, mis en solutlon lh30 à 535C, trempé à l'eau frolde, tractionné
de 2 % et revenu selon les conditions données au tableau IV suivant.
Les résultats des essais de corrosion feuilletante (test EXC0 et atmosphère marine), de caractéristiques mécaniques de ténacité (RIC), comparativement à celles obtenues sur l'alliage 2024 sont reportée~ au Tableau 4.
9 12~1~2'7 Propriétés senæ long Test I Atmo6p.* ¦ ¦ R0,2 ¦ Rm ¦ A ¦ KIC-LT ¦
I Revenus ¦ EXC0 (mi-l Naturelle ¦ d** ¦ (MPa) ¦ (MPa) ¦ 5,65 ~ I (MPa~I I épais.) I (mi-épais)l l l I (%) IHors l~invention 112h 190C -ï----~ l l l l l l I
l(proche du ¦ EC-ED I EB I ¦ 490 1 540 1 7 1 37 Ipic) Selon l'invention ¦24h 155C ¦ EA ¦ P-EA ¦ 2,53 ¦ 430 1 520 1 6 1 39 _ 2024 T351 I ED I EC-ED ! 2,79 1 400 1 530 1 13 1 39 * Après 22 mois à Salins de Giraud ** d : densité
XxeDple 5 Un alliage de composition 2,0 Li; 3,2 Cu; 0,3 Mg; 0,11 Zr; 0,04 Fe;
0,04 Si; reste aluminium, a été coulé en billette ~ 200, homogén~isé
12 h a 510C puis 24 h 520C, écroût~ à ~ 140 mm, filé à 420C en un larget section 100 x 13 mm2, mis en solution lh30 à 525C, trempé à l'eau roide, tractionné à froit te 2 % et revenu selon l'invention 48 h à
150C.
Les résultats tes caractéristiques mécaniques de traction dans le sens long de ténacité KIC, sens LT, tu test de corrosion feuilletante EXC0, et la densité d comparativement à ceux obtenus sur les alliages classiques 2024 et 7075, sont reportés dans le TABLEAU 5.
I I R0,2 I Rm I A(5,65 ~ ) I KIC-LT ¦ EXC0 I d ¦ i (MPa) I (MPa) I % I (MPa ~ I I g/cm3 I Selon l'in-¦
¦ vention 1 525 ¦ 602 ¦ 11 ¦ 44 ¦ P-EA ¦ 2,585 7075 T651 1 550 1 605 ¦ 11 ¦ 31 ¦ P-EC ¦ 2,810 ¦ 2024 T351 ¦ 400 1 530 1 13 ¦ 39 I ED ¦ 2,790 -
Claims (4)
1. Procédé pour le traitement thermique d'alliages d'Al contenant du Li, en vue d'améliorer leur résistance à
la corrosion exfoliante tout en conservant une haute résistance mécanique et une bonne tenue au dommages, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de revenu final qui est pratiquée dans le domaine températures T(en°C) - temps t (en heure) suivant:
t ? 20 x 5 exp ((150-T)/30) t ? 80 x 5 exp ((150-T)/30) avec : T ? 160°C pour Mg ? 2%
T ? 160°C - 5 (2-% Mg)°C pour 1 ? Mg ? 2%
T ? 155°C pour Mg ? 1%.
la corrosion exfoliante tout en conservant une haute résistance mécanique et une bonne tenue au dommages, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de revenu final qui est pratiquée dans le domaine températures T(en°C) - temps t (en heure) suivant:
t ? 20 x 5 exp ((150-T)/30) t ? 80 x 5 exp ((150-T)/30) avec : T ? 160°C pour Mg ? 2%
T ? 160°C - 5 (2-% Mg)°C pour 1 ? Mg ? 2%
T ? 155°C pour Mg ? 1%.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'étape de revenu est effectuée en un temps supérieur ou égal à 24 x 5 exp((150-T)/30).
en ce que l'étape de revenu est effectuée en un temps supérieur ou égal à 24 x 5 exp((150-T)/30).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac-térisé en ce que la température de l'étape de revenu est inférieure ou égale à 155°C.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les alliages contiennent de 1 à 4% (en poids) de Li, de 1 à 5% de Cu, moins de 7% de Mg, moins de 0,2% de Zr, moins de 0,4% de Cr, moins de 1% de Mn, et moins de 0,5% de chacun des éléments suivants : Fe, Si, Hf, Nb, V, W, Ta, Ti, reste étant constitué d'Al et d'impuretés habituelles.
en ce que les alliages contiennent de 1 à 4% (en poids) de Li, de 1 à 5% de Cu, moins de 7% de Mg, moins de 0,2% de Zr, moins de 0,4% de Cr, moins de 1% de Mn, et moins de 0,5% de chacun des éléments suivants : Fe, Si, Hf, Nb, V, W, Ta, Ti, reste étant constitué d'Al et d'impuretés habituelles.
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