CA2068597C - Procede pour ameliorer l'isotropie travers des produits epais en alliages d'al - Google Patents
Procede pour ameliorer l'isotropie travers des produits epais en alliages d'al Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne une méthode pour l'amélioration de l'isotropie des caractéristiques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliage d'A1 à durcissement structural, en particulier ceux appartenant à la série 7000 selon la désignation de l'Aluminium Association. La méthode consiste à couler un produit sous forme de lingots à teneurs en Si et/ou Fe limitées contenant également de faibles teneurs en éléments anti-recristallisants (Zr, Mn, Cr, Hf, Ti), à l'homogénéiser, et à le transformer de manière à obtenir un taux de recristallisation supérieur à 15% et de préférence 25% et à traiter thermiquement le produit obtenu par trempe et revenu, et de préférence sur-revenu. L'invention concerne également les produits obtenus qui trouvent notamment leur application principale dans les domaines aéronautiques et spatiaux.
Description
PROCEDE POUR AMELIORER L'ISOTROPIE TRAVERS
DES PRODUITS EPAIS EN ALLIAGES D'AL
L'invention concerne un procédé d'amélioration de l'isotropie des caractéristiques mécaniques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliage d'A1 à durcissement structural, en particulier ceux appartenant à la série 7000 selon la désignation de l'Aluminium Association.
On sait que les produits corroyés épais en alliage d'aluminium présentent une zone de faible ductilité associée à de faibles résistances mécaniques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court (TC) dans une zone située à 40-60' environ de cette direction travers-court.
Ceci conduit généralement à une insuffisance de tenue lors de sollicitations mécaniques exercées dans cette zone soit au cours de la fabrication, soit au cours de l'utilisation de tels matériaux.
L'invention telle que décrite de façon large ci-après, concerne une méthode pour améliorer l'isotropie dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliages d'Al à durcissement structural, caractérisée en ce que;
a) on coule une composition contenant au plus 90~ des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminium Association:
b) on homogénéise cette composition;
DES PRODUITS EPAIS EN ALLIAGES D'AL
L'invention concerne un procédé d'amélioration de l'isotropie des caractéristiques mécaniques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliage d'A1 à durcissement structural, en particulier ceux appartenant à la série 7000 selon la désignation de l'Aluminium Association.
On sait que les produits corroyés épais en alliage d'aluminium présentent une zone de faible ductilité associée à de faibles résistances mécaniques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court (TC) dans une zone située à 40-60' environ de cette direction travers-court.
Ceci conduit généralement à une insuffisance de tenue lors de sollicitations mécaniques exercées dans cette zone soit au cours de la fabrication, soit au cours de l'utilisation de tels matériaux.
L'invention telle que décrite de façon large ci-après, concerne une méthode pour améliorer l'isotropie dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliages d'Al à durcissement structural, caractérisée en ce que;
a) on coule une composition contenant au plus 90~ des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminium Association:
b) on homogénéise cette composition;
- 2 -c) on transforme à chaud le produit homogénêisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation final soit supérieur ou égal à 15%;
d) on traite ensuite le produit thermiquement par mise en solution, déformation contrôlée éventuelle et revenu.
L'invention telle que revendiquée ci-après est toutefois restreinte aux cas où:
- lorsqu'à l'étape a), la composition coulée contient au plus 90% des teneurs minimales de Fe et de Si, alors les conditions de la transformation à l'étape c) sont choisies pour que le taux de recristallisation finale soit supérieur ou égal à 25%, et - lorsqu'à l'étape c), les conditions de transformation sont choisies pour que le taux de recristallisation finale soit supérieur ou égale à 15%, alors la composition coulée à l'étape a) contient au plus 75% de teneurs maximales de Fe et Si.
Le problème ci-dessus évoqué est donc résolu par l'utilisation de la méthode de fabrication selon l'invention dont les étapes vont maintenant être détaillées.
a) On coule de préférence un produit sous forme de lingots (plateaux ou billettes) eh un alliage des séries 7000, 2000 ou 6000 selon les désignations de l'Aluminium Association, contenant au plus 90% des teneurs maximales en Fe et/ou Si et de préférence au plus 75% de celles-ci.
De préférence, dans les alliages 7000, on peut tolêrer au moins 1 des éléments suivants jusqu'aux teneurs indiquées:
Zr < 0,15, Mn _< 0,45, Cr < 0,23, Hf < 0,15, Ti < 0,10 avec cependant une teneur globale inférieure à 0,90%.
- 2a -Le Zr est préférable dans les produits épais tels que tôles moyennes et fortes et produits forgés ou matricés d'épaisseur >_ 20 mm.
On préfère Cr + Mn pour les produits minces (< 15 mm).
b) On homogénéise de préférence le produit de manière à
dissoudre les eutectiques de coulée et â obtenir des composés intermëtalliques suffisamment fins; pour les alliages 7000 on a de préférence des phases au Zr (Als Zr sphériques) de diamètre < 30 nm et des phases Alla Cr2 Mg3 et/ou Alto Cu2 Mn sous forme de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale est inférieure à 500 nm.
c) On transforme de préférence ledit produit homogénéisé
en un produit corroyê tel que tôles, profilés, etc... dans des conditions telles que le produit final ait, après mise en solution, un taux de recristallisation supérieur à 15%, et de préférence supérieur â 25%, mesuré par analyse d'image, sur coupe micrographique, dans une zone située dans le 1/3 central du produit.
d) ~,e produit transformé à chaud est ensuite de préférence traité thermiquement par mise en solution, trempe, déformation plastique contrôlée éventuelle et revenu, et de préférence sur-revenu (pour les alliages 7000).
I1 estconnu que, pour obtenir les taux de recristallisation indiquês, la fin de la transformation à chaud doit être effectuée à une température (T°C) suffisamment basse, typiquement inférieure à 390°C, et de préférence inférieure â 370°C, ces températures dependant notamment de la nature et de la nuance de l'alliage considéré, de l'épaisseur du - 2b -produit, avec un taux de déformation suffisamment élevé
généralement > 100% et de préférence > 150%. Le taux de déformation est défini par S - s x 100 s S étant la section droite transversale en cours de transformation lorsqu'elle atteint la température T°C, et s la section droite transversale aprês déformation.
L'invention telle que ci-après revendiquée concerne également un produit épais obtenu par la mise en oeuvre de la méthode définie précédemment, caractérisé en ce que 0 A/A > 35% dans tout plan contenant une direction travers-court.
De préférence, A% > 3 dans tout plan contenant une direction travers-court.
De préférence, les produits sont relatifs aux alliages 7000, caractérisés en ce que les phases A13 Zr ont un diamètre inférieur ou égal à 30 nm et en ce que les phases A118 Cr2 Mg3 et/ou Alto Cu2 Mn sont sous formes de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale est inférieure à 500 nm.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, et illustrée par les figures suivantes:
La Fig. 1 représente la corrélation entre 4 A/A (défini ci après) dans le plan long/travers-court (L-TC) et 1e taux de recristallisation à mi-épaisseur pour des tôles épaisses en 7010.
La Fig. 2 représente une comparaison dans le plan travers-long/travers-court (TL/TC) de l'isotropie (de l'allongement %) de tôles épaisses en 7010 aux états T7651 et T7451.
~~~n~~
Dans i:ous les exemples ci-après, l'anisotropie dans 7.e plan cons:i.déré est;
caract:érisëe par le paramôt;re d n/n où d A est; J.a différence d'al:iongement en I:raction eni;re l.a di.rect:Eon TC el; la direction correspondant; au minimum d'allongement, rapporté à l'allongement travers court A.
Influence du 'taux de recristallisation (voir aussi fig. 1) Sur des tôles d'épaisseur 90 mm en 7075 ayant; des taux de recristallisation respectivement de 5 et 25 % mesurë par analyse d'image à rni-êpaisseur, on a obtenu les résultats suivants dans 1e plan L-TC .
Taux irection Allongement d A~x 100 N recrist. (%) II (°) N A (%) A
II '0 (TC) ' ~ 5,3 i s ~
II 30 I I 2 ,1 N 5% II 45 II
1, , N
N 90 (L) N
N II 11;9 II
N
li II o (TC) II
6,6 5, N 25% II 45 II
5, N
II
8,8 90 (L) N
12,0 ,t n n n so Influence de 1a pureté
Des tôles de 100 mm d'ëpaisseur en alliages 7075 et 7475 ayant respectivement les teneurs en Fe et Si suivantes ._ 4 _ 7075 7475 .
°~ re o,l~ a,o5 si o,:i.o o,a4 ont êté obtenues su:i.vant une même gamme de fabrication ei; de 'traitemen't i:hermique. Les résultais obtenus dans le plan L-'TC sont les suivants ( A1~~ Direction ~ ~~ A A x 100 ( () (/) ( ( ( A ( ( ~' 0 (TC) ( 6 ( i ( ( 30 ( 4,1 ( 34 ( 7075 45 ( 6 ( ( ( 8'S ( i ( ( 90 (L ( g ( ( ) 0 (TC) 8,8 30 ( 6'9 ( ( 7475 ( 45 ( 8~4 60 ( 21,0 ( ( ( ( 90 (L) i 122 ( i 1 Influence l'tat de de revenu (fig. ~) La comparaison de statistique la moyenne arithmtique de l'cart ~
A
entre les sur tats T74 des et T76 tles d'paisseur 80, et mm traites en laboratoire:
On constate que l'tat est T74 plus favorable qr.re l'tat T76.
d) on traite ensuite le produit thermiquement par mise en solution, déformation contrôlée éventuelle et revenu.
L'invention telle que revendiquée ci-après est toutefois restreinte aux cas où:
- lorsqu'à l'étape a), la composition coulée contient au plus 90% des teneurs minimales de Fe et de Si, alors les conditions de la transformation à l'étape c) sont choisies pour que le taux de recristallisation finale soit supérieur ou égal à 25%, et - lorsqu'à l'étape c), les conditions de transformation sont choisies pour que le taux de recristallisation finale soit supérieur ou égale à 15%, alors la composition coulée à l'étape a) contient au plus 75% de teneurs maximales de Fe et Si.
Le problème ci-dessus évoqué est donc résolu par l'utilisation de la méthode de fabrication selon l'invention dont les étapes vont maintenant être détaillées.
a) On coule de préférence un produit sous forme de lingots (plateaux ou billettes) eh un alliage des séries 7000, 2000 ou 6000 selon les désignations de l'Aluminium Association, contenant au plus 90% des teneurs maximales en Fe et/ou Si et de préférence au plus 75% de celles-ci.
De préférence, dans les alliages 7000, on peut tolêrer au moins 1 des éléments suivants jusqu'aux teneurs indiquées:
Zr < 0,15, Mn _< 0,45, Cr < 0,23, Hf < 0,15, Ti < 0,10 avec cependant une teneur globale inférieure à 0,90%.
- 2a -Le Zr est préférable dans les produits épais tels que tôles moyennes et fortes et produits forgés ou matricés d'épaisseur >_ 20 mm.
On préfère Cr + Mn pour les produits minces (< 15 mm).
b) On homogénéise de préférence le produit de manière à
dissoudre les eutectiques de coulée et â obtenir des composés intermëtalliques suffisamment fins; pour les alliages 7000 on a de préférence des phases au Zr (Als Zr sphériques) de diamètre < 30 nm et des phases Alla Cr2 Mg3 et/ou Alto Cu2 Mn sous forme de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale est inférieure à 500 nm.
c) On transforme de préférence ledit produit homogénéisé
en un produit corroyê tel que tôles, profilés, etc... dans des conditions telles que le produit final ait, après mise en solution, un taux de recristallisation supérieur à 15%, et de préférence supérieur â 25%, mesuré par analyse d'image, sur coupe micrographique, dans une zone située dans le 1/3 central du produit.
d) ~,e produit transformé à chaud est ensuite de préférence traité thermiquement par mise en solution, trempe, déformation plastique contrôlée éventuelle et revenu, et de préférence sur-revenu (pour les alliages 7000).
I1 estconnu que, pour obtenir les taux de recristallisation indiquês, la fin de la transformation à chaud doit être effectuée à une température (T°C) suffisamment basse, typiquement inférieure à 390°C, et de préférence inférieure â 370°C, ces températures dependant notamment de la nature et de la nuance de l'alliage considéré, de l'épaisseur du - 2b -produit, avec un taux de déformation suffisamment élevé
généralement > 100% et de préférence > 150%. Le taux de déformation est défini par S - s x 100 s S étant la section droite transversale en cours de transformation lorsqu'elle atteint la température T°C, et s la section droite transversale aprês déformation.
L'invention telle que ci-après revendiquée concerne également un produit épais obtenu par la mise en oeuvre de la méthode définie précédemment, caractérisé en ce que 0 A/A > 35% dans tout plan contenant une direction travers-court.
De préférence, A% > 3 dans tout plan contenant une direction travers-court.
De préférence, les produits sont relatifs aux alliages 7000, caractérisés en ce que les phases A13 Zr ont un diamètre inférieur ou égal à 30 nm et en ce que les phases A118 Cr2 Mg3 et/ou Alto Cu2 Mn sont sous formes de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale est inférieure à 500 nm.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, et illustrée par les figures suivantes:
La Fig. 1 représente la corrélation entre 4 A/A (défini ci après) dans le plan long/travers-court (L-TC) et 1e taux de recristallisation à mi-épaisseur pour des tôles épaisses en 7010.
La Fig. 2 représente une comparaison dans le plan travers-long/travers-court (TL/TC) de l'isotropie (de l'allongement %) de tôles épaisses en 7010 aux états T7651 et T7451.
~~~n~~
Dans i:ous les exemples ci-après, l'anisotropie dans 7.e plan cons:i.déré est;
caract:érisëe par le paramôt;re d n/n où d A est; J.a différence d'al:iongement en I:raction eni;re l.a di.rect:Eon TC el; la direction correspondant; au minimum d'allongement, rapporté à l'allongement travers court A.
Influence du 'taux de recristallisation (voir aussi fig. 1) Sur des tôles d'épaisseur 90 mm en 7075 ayant; des taux de recristallisation respectivement de 5 et 25 % mesurë par analyse d'image à rni-êpaisseur, on a obtenu les résultats suivants dans 1e plan L-TC .
Taux irection Allongement d A~x 100 N recrist. (%) II (°) N A (%) A
II '0 (TC) ' ~ 5,3 i s ~
II 30 I I 2 ,1 N 5% II 45 II
1, , N
N 90 (L) N
N II 11;9 II
N
li II o (TC) II
6,6 5, N 25% II 45 II
5, N
II
8,8 90 (L) N
12,0 ,t n n n so Influence de 1a pureté
Des tôles de 100 mm d'ëpaisseur en alliages 7075 et 7475 ayant respectivement les teneurs en Fe et Si suivantes ._ 4 _ 7075 7475 .
°~ re o,l~ a,o5 si o,:i.o o,a4 ont êté obtenues su:i.vant une même gamme de fabrication ei; de 'traitemen't i:hermique. Les résultais obtenus dans le plan L-'TC sont les suivants ( A1~~ Direction ~ ~~ A A x 100 ( () (/) ( ( ( A ( ( ~' 0 (TC) ( 6 ( i ( ( 30 ( 4,1 ( 34 ( 7075 45 ( 6 ( ( ( 8'S ( i ( ( 90 (L ( g ( ( ) 0 (TC) 8,8 30 ( 6'9 ( ( 7475 ( 45 ( 8~4 60 ( 21,0 ( ( ( ( 90 (L) i 122 ( i 1 Influence l'tat de de revenu (fig. ~) La comparaison de statistique la moyenne arithmtique de l'cart ~
A
entre les sur tats T74 des et T76 tles d'paisseur 80, et mm traites en laboratoire:
On constate que l'tat est T74 plus favorable qr.re l'tat T76.
Claims (12)
1. Méthode pour améliorer l'isotropie dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliages d'Al à durcissement structural, caractérisée en ce que:
a) on coule une composition contenant au plus 90% des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminium Association;
b) on homogénéise cette composition;
c) on transforme à chaud le produit homogénéisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation final soit supérieur ou égal à 25%;
d) on traite ensuite le produit thermiquement par mise en solution, trempe et revenu.
a) on coule une composition contenant au plus 90% des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminium Association;
b) on homogénéise cette composition;
c) on transforme à chaud le produit homogénéisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation final soit supérieur ou égal à 25%;
d) on traite ensuite le produit thermiquement par mise en solution, trempe et revenu.
2. Méthode pour améliorer l'isotropie dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliages d'Al à durcissement structural, caractérisé en ce que:
a) on coule une composition contenant au plus 90% des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminium Association;
b) on homogénéise cette composition;
c) on transforme à chaud le produit homogénéisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation final soit supérieur ou égal à 25%;
d) on traite ensuite le produit thermiquement par mise en solution, trempe, déformation contrôlée et revenu.
a) on coule une composition contenant au plus 90% des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminium Association;
b) on homogénéise cette composition;
c) on transforme à chaud le produit homogénéisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation final soit supérieur ou égal à 25%;
d) on traite ensuite le produit thermiquement par mise en solution, trempe, déformation contrôlée et revenu.
3. Méthode pour améliorer l'isotropie dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliages d'Al à durcissement structural, caractérisée en ce que:
e) on coule une composition contenant au plus 75% des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminium Association;
f) on homogénéise cette composition;
g) on transforme à chaud le produit homogénéisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation final soit supérieur ou égal à 15%;
h) on traite ensuite le produit thermiquement par mise en solution, trempe, déformation contrôlée et revenu.
e) on coule une composition contenant au plus 75% des teneurs maximales en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminium Association;
f) on homogénéise cette composition;
g) on transforme à chaud le produit homogénéisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation final soit supérieur ou égal à 15%;
h) on traite ensuite le produit thermiquement par mise en solution, trempe, déformation contrôlée et revenu.
4. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition contient des teneurs en Fe et Si atteignant au plus 75% des tenéurs maximales de l'Aluminium Association.
5. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la composition contient des teneurs en Fe et Si atteignant au plus 75% des teneurs maximales de l'Aluminium Association.
6. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisée en ce que l'alliage est un alliage de la série 7000, contenant au plus 0,15% Zr, 0,45% Mn, 0,23% Cr, 0,15% Hf, 0,10%Ti avec Zr + Mn + Cr + Hf + Ti <= 0,90%.
5, caractérisée en ce que l'alliage est un alliage de la série 7000, contenant au plus 0,15% Zr, 0,45% Mn, 0,23% Cr, 0,15% Hf, 0,10%Ti avec Zr + Mn + Cr + Hf + Ti <= 0,90%.
7. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisée en ce que l'alliage est un alliage de la série 2000.
5, caractérisée en ce que l'alliage est un alliage de la série 2000.
8. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisée en ce que l'alliage est un alliage de la série 6000.
5, caractérisée en ce que l'alliage est un alliage de la série 6000.
9. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à
8, caractérisée en ce que le revenu conduit à un état T74 selon les désignations de l'Aluminium Association.
8, caractérisée en ce que le revenu conduit à un état T74 selon les désignations de l'Aluminium Association.
10. Produit épais obtenu par le mise en oeuvre de la méthode définie à l'une quelconque des revendications 1 à
9, caractérisée en ce que .DELTA. A/A > 35% dans tout plan concernant une direction travers-court.
9, caractérisée en ce que .DELTA. A/A > 35% dans tout plan concernant une direction travers-court.
11. Produit épais selon la revendication 10, caractérisé
en ce que A% > 3 dans tout plan contenant une direction travers-court.
en ce que A% > 3 dans tout plan contenant une direction travers-court.
12. Produit selon la revendication 10 ou 11, relatif aux alliages 7000, caractérisé en ce que les phases Al3 Zr ont un diamètre inférieur ou égal à 30 nm et en ce que les phases Al18 Cr2 Mg3 et/ou Al20 Cu2 Mn sont sous formes de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale est inférieur à 500 nm.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9105987A FR2676462B1 (fr) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | Procede pour ameliorer l'isotropie travers des produits epais en alliages d'al. |
| FR9105987 | 1991-05-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2068597A1 CA2068597A1 (fr) | 1992-11-15 |
| CA2068597C true CA2068597C (fr) | 2002-01-15 |
Family
ID=9412868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA 2068597 Expired - Lifetime CA2068597C (fr) | 1991-05-14 | 1992-05-13 | Procede pour ameliorer l'isotropie travers des produits epais en alliages d'al |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| CA (1) | CA2068597C (fr) |
| DE (1) | DE69212533T2 (fr) |
| FR (1) | FR2676462B1 (fr) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2707092B1 (fr) * | 1993-06-28 | 1995-08-25 | Pechiney Rhenalu | Produit métallurgique en alliage d'Al à durcissement structural présentant une variation continue des propriétés d'emploi suivant une direction donnée et un procédé et dispositif d'obtention de celui-ci. |
| US20050006010A1 (en) * | 2002-06-24 | 2005-01-13 | Rinze Benedictus | Method for producing a high strength Al-Zn-Mg-Cu alloy |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2393070A1 (fr) * | 1977-06-02 | 1978-12-29 | Cegedur | Procede de traitement thermique de toles en alliages d'aluminium |
| FR2517702B1 (fr) * | 1981-12-03 | 1985-11-15 | Gerzat Metallurg | |
| FR2561264B1 (fr) * | 1984-03-15 | 1986-06-27 | Cegedur | Procede d'obtention de produits en alliages al-li-mg-cu a ductilite et isotropie elevees |
| US4648913A (en) * | 1984-03-29 | 1987-03-10 | Aluminum Company Of America | Aluminum-lithium alloys and method |
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1991
- 1991-05-14 FR FR9105987A patent/FR2676462B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1992
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