CA2202184A1 - Procede de fabrication de produits en alliage alsimgcu a resistance amelioree a la corrosion intercristalline - Google Patents
Procede de fabrication de produits en alliage alsimgcu a resistance amelioree a la corrosion intercristallineInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication de produits laminés ou filés en alliage d'aluminium AlSiMgCu à haute résistance désensibilisés à la corrosion intercristalline, comportant les étapes suivantes: coulée d'une plaque ou d'une billette de composition: Si: 0,7 - 1,3 %, Mg: 0,6 - 1,1 %, Cu: 0,5 - 1,1 %, Mn: 0,3 - 0,8 %, Zr < 0,20 %, Fe < 0,30 %, Zn < 1 %, Ag < 1 %, Cr < 0,25 %, autres < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total, reste aluminium, avec Mg/Si < 1; homogénéisation entre 470 et 570 ~C, corroyage à chaud et éventuellement à froid; mise en solution entre 540 et 570 ~C; trempe; revenu comportant au moins un palier à une température comprise entre 150 et 250 ~C, et de préférence entre 165 et 220 ~C, la durée totale mesurée en temps équivalent à 175 ~C étant comprise entre 30 et 300h. L'invention concerne également un produit de la compositions indiquée présentant, à l'état désensibilisé à la corrosion intercristalline, une conductivité supérieure d'au moins 0,5 MS/m à celle mesurée à l'état T6. Les produits selon l'invention sont particulièrement adaptés à la réalisation d'éléments structuraux de fuselages d'avions ou de véhicules ferroviaires ou routiers.
Description
PROCEDE DE FABRICATION DE PRODUITS EN ALLIAGE ALSIMGCU
A RESISTANCE AMELIOREE A LA CORROSION INTERCRISTALLINE
Dmaine technique L'invention concerne le domaine des produits en alliage d'aluminium à haute résistance AlSiMgCu, appartenant à la série 6000 selon la nomenclature internationale de l'Aluminum Association aux Etats-Unis, et destinées aux applications structurales, notamment à la construction aéronautique.
Etat de la technique Parmi les alliages de la série 6000, certains présentent des caractéristiques élevées qui les rendent aptes aux applications structurales les plus exigeantes.
Ainsi, le brevet US 4082578 d'ALCOA décrit deux familles d'alliages, enregistrées ultérieurement à l'Aluminum Association sous les n 6009 et 6010, la première privilégiant la formabilité et la seconde la résistance mécanique. Ces alliages présentent une bonne résistance à l'indentation, à la corrosion sous contrainte et à la corrosion exfoliante, ainsi qu'une bonne aptitude au soudage par points, ce qui les destine particulièrement à la construction automobile (carrosserie et pare-chocs).
Ces alliages ont la composition suivante (en poids):
Si: 0,4 - 1,2%
Mg: 0,4 - 1,1%
Cu: 0,1 -- 0, 6$
Mn: 0,2 - 0,8%
Fe: 0,05 - 0,35%
Dans certains cas, on peut dépasser à l'état T6 (selon la désignation de l'Aluminum Association) 400 MPa pour la résistance à la rupture Rm et 370 MPa pour la limite WO 96112829 PCrlFR9S/01412
A RESISTANCE AMELIOREE A LA CORROSION INTERCRISTALLINE
Dmaine technique L'invention concerne le domaine des produits en alliage d'aluminium à haute résistance AlSiMgCu, appartenant à la série 6000 selon la nomenclature internationale de l'Aluminum Association aux Etats-Unis, et destinées aux applications structurales, notamment à la construction aéronautique.
Etat de la technique Parmi les alliages de la série 6000, certains présentent des caractéristiques élevées qui les rendent aptes aux applications structurales les plus exigeantes.
Ainsi, le brevet US 4082578 d'ALCOA décrit deux familles d'alliages, enregistrées ultérieurement à l'Aluminum Association sous les n 6009 et 6010, la première privilégiant la formabilité et la seconde la résistance mécanique. Ces alliages présentent une bonne résistance à l'indentation, à la corrosion sous contrainte et à la corrosion exfoliante, ainsi qu'une bonne aptitude au soudage par points, ce qui les destine particulièrement à la construction automobile (carrosserie et pare-chocs).
Ces alliages ont la composition suivante (en poids):
Si: 0,4 - 1,2%
Mg: 0,4 - 1,1%
Cu: 0,1 -- 0, 6$
Mn: 0,2 - 0,8%
Fe: 0,05 - 0,35%
Dans certains cas, on peut dépasser à l'état T6 (selon la désignation de l'Aluminum Association) 400 MPa pour la résistance à la rupture Rm et 370 MPa pour la limite WO 96112829 PCrlFR9S/01412
2 élastique à 0,2% RO 2.
Le brevet US 4614552 d'ALCAN couvre des tôles d'alliage d'aluminium, destinées également à la carrosserie automobile, de composition:
Si: 0,60 - 1,0%
Mg: 0,62 - 0,82%
Cu: 0,65 - 0,79%
Mn: 0,10 - 0,50%
Fe: < 0,40%
Ti: < 0,10%
autres: < 0,05% chacun et < 0,15% au total.
Cet alliage a été enregistré ultérieurement sous la désignation AA 6111. Comme les alliages 6009 et 6010 mentionnés plus haut, il ne présente pas une bonne résistance à la corrosion intercristalline à l'état T6.
Le brevet US 4589932 d'ALCOA propose pour la construction automobile, ferroviaire, navale ou aéronautique, un alliage, enregistré ultérieurement sous la désignation AA 6013, de composition:
Si: 0,4 - 1,2% et de préférence: 0,6 - 1%
Mg: 0,5 - 1,3$ 0,8 - 1,2%
Cu: 0,6 - 1,1%
Mn: 0,1 - 1% 0,2 - 0,8%
Fe: < 0,5%
Cr: < 0,10%
Ti: < 0,10%
Zn: autour de 0,25%
L'alliage subit une mise en solution entre 549 et 582 C, cette température étant voisine de la température du solidus.
Les tôles obtenues se comparent très favorablement, en matière de limite élastique et de tenacité, à l'alliage 2024 plaqué
utilisé couramment pour le fuselage des avions, et, de plus, le coût de fabrication est plus faible.
Cependant, un certain nombre d'études publiées dans la presse scientifique montrent une forte sensibilité à la corrosion
Le brevet US 4614552 d'ALCAN couvre des tôles d'alliage d'aluminium, destinées également à la carrosserie automobile, de composition:
Si: 0,60 - 1,0%
Mg: 0,62 - 0,82%
Cu: 0,65 - 0,79%
Mn: 0,10 - 0,50%
Fe: < 0,40%
Ti: < 0,10%
autres: < 0,05% chacun et < 0,15% au total.
Cet alliage a été enregistré ultérieurement sous la désignation AA 6111. Comme les alliages 6009 et 6010 mentionnés plus haut, il ne présente pas une bonne résistance à la corrosion intercristalline à l'état T6.
Le brevet US 4589932 d'ALCOA propose pour la construction automobile, ferroviaire, navale ou aéronautique, un alliage, enregistré ultérieurement sous la désignation AA 6013, de composition:
Si: 0,4 - 1,2% et de préférence: 0,6 - 1%
Mg: 0,5 - 1,3$ 0,8 - 1,2%
Cu: 0,6 - 1,1%
Mn: 0,1 - 1% 0,2 - 0,8%
Fe: < 0,5%
Cr: < 0,10%
Ti: < 0,10%
Zn: autour de 0,25%
L'alliage subit une mise en solution entre 549 et 582 C, cette température étant voisine de la température du solidus.
Les tôles obtenues se comparent très favorablement, en matière de limite élastique et de tenacité, à l'alliage 2024 plaqué
utilisé couramment pour le fuselage des avions, et, de plus, le coût de fabrication est plus faible.
Cependant, un certain nombre d'études publiées dans la presse scientifique montrent une forte sensibilité à la corrosion
3 intercristalline de cet alliage à l'état T6 (cf. T.D. BURLEIGH
"Microscopic investigation of the intergranular corrosion of 6013-T6" in ICAA3 Trondheim 1992, p. 435).
Le brevet EP 173632 de la demanderesse est relatif à des produits filés ou matricés en alliage de composition:
Si: 0,9 - 1,3% et de préférence: 1 - 1,15%
Mg: 0,7 - 1,1% " 0,8 - 1$
Cu: 0,3 - 1,1% 0,8 - 1$
Mn: 0,5 - 0,7%
Zr: 0,07 - 0,2% 0,08 - 0,12%
Fe: < 0,30%
Zn: < 0,7% " 0,3 - 0,6%
présentant une structure essentiellement non recristallisée.
Cet alliage, enregistré ultérieurement sous la désignation AA
6056, présente des caractéristiques mécaniques très élevées, aussi bien en résistance qu'en ductilité:
Rm > 420 MPa RO 2> 380 MPa A > 10%
Les études de la demanderesse montrent que cet alliage est également sensible à la corrosion intercristalline à l'état T6, avec des résultats analogues à ceux du 6013 (cf. M. REBOUL
et al. "Stress Corrosion cracking of high strength Al alloys"
in ICAA3 Trondheim 1992, p. 455).
Objet de 1'invention La demanderesse s'est aperçue que l'utilisation d'un domaine particulier à l'intérieur du domaine de composition des alliages 6000 chargés en Si, Mg et Cu, associée à un traitement particulier de désensibilisation à la corrosion intercristalline, permettait d'obtenir à la fois des caractéristiques mécaniques équivalentes à celles de l'alliage 2024 à l'état T3 et une résistance à la corrosion intercristalline à l'état non plaqué nettement améliorée, ce qui rend les alliages de ce type ainsi traités particulièrement appropriés à la réalisation de fuselages d'avions et, plus généralement, aux applications structurales wo 96/12829 PCT/FR9Sro1412
"Microscopic investigation of the intergranular corrosion of 6013-T6" in ICAA3 Trondheim 1992, p. 435).
Le brevet EP 173632 de la demanderesse est relatif à des produits filés ou matricés en alliage de composition:
Si: 0,9 - 1,3% et de préférence: 1 - 1,15%
Mg: 0,7 - 1,1% " 0,8 - 1$
Cu: 0,3 - 1,1% 0,8 - 1$
Mn: 0,5 - 0,7%
Zr: 0,07 - 0,2% 0,08 - 0,12%
Fe: < 0,30%
Zn: < 0,7% " 0,3 - 0,6%
présentant une structure essentiellement non recristallisée.
Cet alliage, enregistré ultérieurement sous la désignation AA
6056, présente des caractéristiques mécaniques très élevées, aussi bien en résistance qu'en ductilité:
Rm > 420 MPa RO 2> 380 MPa A > 10%
Les études de la demanderesse montrent que cet alliage est également sensible à la corrosion intercristalline à l'état T6, avec des résultats analogues à ceux du 6013 (cf. M. REBOUL
et al. "Stress Corrosion cracking of high strength Al alloys"
in ICAA3 Trondheim 1992, p. 455).
Objet de 1'invention La demanderesse s'est aperçue que l'utilisation d'un domaine particulier à l'intérieur du domaine de composition des alliages 6000 chargés en Si, Mg et Cu, associée à un traitement particulier de désensibilisation à la corrosion intercristalline, permettait d'obtenir à la fois des caractéristiques mécaniques équivalentes à celles de l'alliage 2024 à l'état T3 et une résistance à la corrosion intercristalline à l'état non plaqué nettement améliorée, ce qui rend les alliages de ce type ainsi traités particulièrement appropriés à la réalisation de fuselages d'avions et, plus généralement, aux applications structurales wo 96/12829 PCT/FR9Sro1412
4 à haute résistance.
L'invention a ainsi pour objet un procédé de fabrication de produits corroyés en alliage d'aluminium AlSiMgCu à haute résistance mécanique et présentant une bonne résistânce à la corrosion intercristalline, comprenant les étapes suivantes:
- coulée d'une plaque ou billette de composition (en poids):
Si: 0,7 - 1,3%
Mg: 0,6 - 1,1%
Cu: 0,5 - 1,1%
Mn: 0,3 - 0,8%
Zr: < 0,20%
Fe: < 0,30%
Zn: < 1%
Cr: < 0,25%
Ag: < 1%
autres éléments: < 0,05% chacun et < 0,15% au total reste aluminium.
avec: Mg/Si < 1 - homogénéisation de cette plaque ou billette à une température c=omprise entre 470 et 5700C
- corroyage à chaud et éventuellement à froid - mise en solution à une température comprise entre 540 et 570'C
- trempe - revenu comportant au moins un palier à une température comprise entre 150 et 250 C, et de préférence entre 165 et 220'C, et d'une durée comprise entre 30h et 300h, de préférence entre 70 et 120h en durée équivalente à 175 C.
Le revenu comporte, de préférence, un autre palier à
température plus élevée comprise entre 185 et 250 C, la durée équivalente à 175 C étant toujours, pour l'ensemble des 2 paliers, comprise entre 30 et 300h.
L'invention a également pour objet un produit laminé ou filé en alliage d'aluminium de la composition mentionnée ci-dessus, désensibilisé à la corrosion intercristalline(au sens de la norme MIL-H-6088 du Département de la Défense des USA) et présentant, à cet état désensibilisé, une conductivité
électrique supérieure d'au moins 0,5 MS/m à celle mesurée à
L'invention a ainsi pour objet un procédé de fabrication de produits corroyés en alliage d'aluminium AlSiMgCu à haute résistance mécanique et présentant une bonne résistânce à la corrosion intercristalline, comprenant les étapes suivantes:
- coulée d'une plaque ou billette de composition (en poids):
Si: 0,7 - 1,3%
Mg: 0,6 - 1,1%
Cu: 0,5 - 1,1%
Mn: 0,3 - 0,8%
Zr: < 0,20%
Fe: < 0,30%
Zn: < 1%
Cr: < 0,25%
Ag: < 1%
autres éléments: < 0,05% chacun et < 0,15% au total reste aluminium.
avec: Mg/Si < 1 - homogénéisation de cette plaque ou billette à une température c=omprise entre 470 et 5700C
- corroyage à chaud et éventuellement à froid - mise en solution à une température comprise entre 540 et 570'C
- trempe - revenu comportant au moins un palier à une température comprise entre 150 et 250 C, et de préférence entre 165 et 220'C, et d'une durée comprise entre 30h et 300h, de préférence entre 70 et 120h en durée équivalente à 175 C.
Le revenu comporte, de préférence, un autre palier à
température plus élevée comprise entre 185 et 250 C, la durée équivalente à 175 C étant toujours, pour l'ensemble des 2 paliers, comprise entre 30 et 300h.
L'invention a également pour objet un produit laminé ou filé en alliage d'aluminium de la composition mentionnée ci-dessus, désensibilisé à la corrosion intercristalline(au sens de la norme MIL-H-6088 du Département de la Défense des USA) et présentant, à cet état désensibilisé, une conductivité
électrique supérieure d'au moins 0,5 MS/m à celle mesurée à
5 l'état T6.
Elle a également pour objet un élément de fuselage d'avion ou un élément structural de véhicule routier ou ferroviaire réalisé à partir de produits selon l'invention ou de produits élaborés selon le procédé de l'invention.
Description de l'invention Les alliages selon l'invention ayant un rapport Mg/Si < 1 ont une teneur en silicium plutôt plus élevée, puisque les fourchettes de composition de Mg sont typiques des alliages de la série 6000. Il est surprenant d'obtenir une meilleure résistance à la corrosion intercristalline en augmentant la teneur en Si, alors que celle-ci est réputée agir dans le sens contraire. Ainsi, Kemal NISANCIOGLU dans le SINTEF Report A
820/3 du 23/8/1982 "Intercrystalline, stress and exfoliation corrosion of AlMgSi alloys. A litterature survey." ISBN n 82-0595-2860-6, p.7, mentionne que "la susceptibilité à la corrosion intercristalline (à l'état T6) augmente avec la teneur en Si, spécialement pour les alliages où Si est en excès par rapport à la teneur stoechiométrique".
On constate qu'avec des alliages situés dans les mêmes fourchettes de composition, mais avec un rapport Mg/Si > 1, le revenu particulier ne permet pas d'obtenir une désensibilisation satisfaisante à la corrosion intercristalline. On observe en effet localement des traces d'attaque intercristalline. La désensibilisation pourrait sans doute être obtenue, mais au prix d'une dégradation inacceptable des caractéristiques mécaniques.
On observe également, pour les alliages selon l'invention ayant un rapport Mg/Si < 1 et désensibilisés à la corrosion FEUt1i E V-'0D1FIEE
WO 96112829 PCT/F1%95/01412
Elle a également pour objet un élément de fuselage d'avion ou un élément structural de véhicule routier ou ferroviaire réalisé à partir de produits selon l'invention ou de produits élaborés selon le procédé de l'invention.
Description de l'invention Les alliages selon l'invention ayant un rapport Mg/Si < 1 ont une teneur en silicium plutôt plus élevée, puisque les fourchettes de composition de Mg sont typiques des alliages de la série 6000. Il est surprenant d'obtenir une meilleure résistance à la corrosion intercristalline en augmentant la teneur en Si, alors que celle-ci est réputée agir dans le sens contraire. Ainsi, Kemal NISANCIOGLU dans le SINTEF Report A
820/3 du 23/8/1982 "Intercrystalline, stress and exfoliation corrosion of AlMgSi alloys. A litterature survey." ISBN n 82-0595-2860-6, p.7, mentionne que "la susceptibilité à la corrosion intercristalline (à l'état T6) augmente avec la teneur en Si, spécialement pour les alliages où Si est en excès par rapport à la teneur stoechiométrique".
On constate qu'avec des alliages situés dans les mêmes fourchettes de composition, mais avec un rapport Mg/Si > 1, le revenu particulier ne permet pas d'obtenir une désensibilisation satisfaisante à la corrosion intercristalline. On observe en effet localement des traces d'attaque intercristalline. La désensibilisation pourrait sans doute être obtenue, mais au prix d'une dégradation inacceptable des caractéristiques mécaniques.
On observe également, pour les alliages selon l'invention ayant un rapport Mg/Si < 1 et désensibilisés à la corrosion FEUt1i E V-'0D1FIEE
WO 96112829 PCT/F1%95/01412
6 intercristalline, de nombreux précipités intergranulaires en forme de planchettes, alors que ceux-ci sont plutôt en forme d'aiguilles à l'état T6. Au moins certains de ces précipités en forme de planchettes contiennent des composés quaternaires AlMgSiCu.
Par ailleurs, les alliages désensibilisés selon l'invention présentent une conductivité éléctrique plus élevée d'au moins 0,5 MS/m par rapport à la conductivité électrique à l'état T6 lorsque le revenu pratiqué est de type bipalier et de 1 MS/m dans le cas d'un revenu monopalier.
La teneur en Cu doit être > 0,5% pour avoir à la fois des caractéristiques mécaniques suffisantes et une bonne stabilité
thermique de l'alliage. Au delà de 1,1%, on risque de voir apparaitre des problémes de corrosion sous contrainte et de corrosion exfoliante, ainsi qu'une baisse de la tenacité à
cause de particules primaires au cuivre.
Une addition de Zn à une teneur comprise entre 0,15 et 1%
a, pour une composition et un revenu identiques, une influence positive sur la résistance à la corrosion intercristalline.
Par ailleurs, une addition de l'ordre de 0,5% d'Ag permet d'améliorer les caractéristiques mécaniques.
Les produits selon l'invention peuvent étre des tôles laminées ou des profilés filés. L'alliage est coulé en plaques (pour les tôles) ou en billettes (pour les profilés) et sa gamme de transformation est relativement classique jusqu'au revenu final. L'homogénéisation se fait entre 480 et 5700C
pendant une durée comprise entre 5 et 50h. On procède ensuite au corroyage par laminage à chaud ou filage, puis, dans le cas des tôles, au laminage à froid jusqu'à une épaisseur comprise entre 0,5 et 15 mm. On effectue ensuite une mise en solution poussée à une température proche du solidus, comprise entre 540 et 575 C, puis une trempe à l'eau avec une vitesse de refroidissement dépendant de l'épaisseur du produit.
Par ailleurs, les alliages désensibilisés selon l'invention présentent une conductivité éléctrique plus élevée d'au moins 0,5 MS/m par rapport à la conductivité électrique à l'état T6 lorsque le revenu pratiqué est de type bipalier et de 1 MS/m dans le cas d'un revenu monopalier.
La teneur en Cu doit être > 0,5% pour avoir à la fois des caractéristiques mécaniques suffisantes et une bonne stabilité
thermique de l'alliage. Au delà de 1,1%, on risque de voir apparaitre des problémes de corrosion sous contrainte et de corrosion exfoliante, ainsi qu'une baisse de la tenacité à
cause de particules primaires au cuivre.
Une addition de Zn à une teneur comprise entre 0,15 et 1%
a, pour une composition et un revenu identiques, une influence positive sur la résistance à la corrosion intercristalline.
Par ailleurs, une addition de l'ordre de 0,5% d'Ag permet d'améliorer les caractéristiques mécaniques.
Les produits selon l'invention peuvent étre des tôles laminées ou des profilés filés. L'alliage est coulé en plaques (pour les tôles) ou en billettes (pour les profilés) et sa gamme de transformation est relativement classique jusqu'au revenu final. L'homogénéisation se fait entre 480 et 5700C
pendant une durée comprise entre 5 et 50h. On procède ensuite au corroyage par laminage à chaud ou filage, puis, dans le cas des tôles, au laminage à froid jusqu'à une épaisseur comprise entre 0,5 et 15 mm. On effectue ensuite une mise en solution poussée à une température proche du solidus, comprise entre 540 et 575 C, puis une trempe à l'eau avec une vitesse de refroidissement dépendant de l'épaisseur du produit.
7 Le revenu est un traitement thermique particulier qui permet à la fois d'obtenir les caractéristiques mécaniques requises tout en désensibilisant l'alliage à la corrosion intercristalline. Ce traitement peut étre soit un traitement monopalier à une température comprise entre 150 et 250'C, et de préférence entre 165 et 2200C, soit un traitement bipalier, l'un des paliers étant à une température comprise entre 150 et 2500C (de préférence 165 et 220 C) et l'autre à une température plus élevée, comprise entre 170 et 270'C.
Le temps de traitement dépend de la température. On peut ramener cette durée à un temps équivalent à 175=C teq, lié à
la température T du palier en =K et à la durée t de traitement à cette température (la durée de montée en température étant prise en compte dans le calcul du temps équivalent) par la relation:
(teq/448) exp(-Q/448R) - t/T exp(-Q/RT) dans laquelle Q- 145000 J/mol et R est la constante des gaz parfaits.
Pour les traitements bipalier, on constate qu'on obtient une désensibilisation partielle à la corrosion intercristalline pour teq > 30 h et une désensibilisation totale pour teq >
70 h. On entend par désensibilisation partielle l'absence de ramifications intercristallines de longueur supérieure à 20 microns, sur une coupe polie réalisée à la suite de l'essai selon la norme militaire américaine MIL-H-6088. La désensibilisation est considérée comme totale en l'absence de ramifications de taille supérieure à 5 microns.
Il n'est pas recommandé de dépasser un temps équivalent de 120 h, car on a alors une dégradation trop importante de la limite élastique qui chute nettement en dessous de 300 MPa. L'optimum de la plage de désensibilisation se situe entre 70 et 120 h pour les traitements bipalier et entre 150 et 250 h pour les traitements monopalier. A la suite de ce revenu, on constate que la différence de conductivité avec l'état T6 est toujours supérieure à 0,5 MS/m.
On peut aussi pratiquer un traitement thermique monopalier,
Le temps de traitement dépend de la température. On peut ramener cette durée à un temps équivalent à 175=C teq, lié à
la température T du palier en =K et à la durée t de traitement à cette température (la durée de montée en température étant prise en compte dans le calcul du temps équivalent) par la relation:
(teq/448) exp(-Q/448R) - t/T exp(-Q/RT) dans laquelle Q- 145000 J/mol et R est la constante des gaz parfaits.
Pour les traitements bipalier, on constate qu'on obtient une désensibilisation partielle à la corrosion intercristalline pour teq > 30 h et une désensibilisation totale pour teq >
70 h. On entend par désensibilisation partielle l'absence de ramifications intercristallines de longueur supérieure à 20 microns, sur une coupe polie réalisée à la suite de l'essai selon la norme militaire américaine MIL-H-6088. La désensibilisation est considérée comme totale en l'absence de ramifications de taille supérieure à 5 microns.
Il n'est pas recommandé de dépasser un temps équivalent de 120 h, car on a alors une dégradation trop importante de la limite élastique qui chute nettement en dessous de 300 MPa. L'optimum de la plage de désensibilisation se situe entre 70 et 120 h pour les traitements bipalier et entre 150 et 250 h pour les traitements monopalier. A la suite de ce revenu, on constate que la différence de conductivité avec l'état T6 est toujours supérieure à 0,5 MS/m.
On peut aussi pratiquer un traitement thermique monopalier,
8 mais, pour étre efficace, il doit avoir une durée équivalente supérieure à celle d'un traitement bipalier, ce qui conduit généralement à des caractéristiques mécaniques inférieures.
Cette durée équivalente est comprise de préférence entre 150 et 250 h. Dans ce cas, l'écart de conductivité par rapport à
l'état T6 est d'au moins 1 MS/m.
Les produits réalisés selon l'invention présentent un bon module d'élasticité et un excellent module spécifique (quotient du module par la densité) compte-tenu de leur densité plus faible que celle des alliages 2000 par exemple.
Ainsi, pour des tôles d'épaisseur 1,6 mm, on a mesuré un module de 71 GPa, à peine inférieur au module de tôles de même épaisseur en alliage 2024 nu, et nettement supérieur à celui du 2024 plaqué utilisé habituellement pour le fuselage des avions commerciaux.
Ces produits présentent également, grâce au revenu à haute température, une bonne stabilité thermique qui les rend aptes, par exemple, à étre utilisés pour le fuselage d'avions supersoniques.
lbzestples Sxemple 1 On a élaboré sous forme de plaque un alliage de composition: Si: 0,79%
Mg: 0,94%
Cu: 1,0%
Mn: 0,58%
Fe: 0,22%
Zn: 0,15%
avec donc un rapport Mg/Si - 1,2.
La plaque a été homogénéisée 21h à 5300C, écroutée, puis laminée à chaud et à froid jusqu'à une épaisseur de 1,6 mm. La mise en solution a été effectuée à 550"C pendant lh.
Le revenu standard pour un tel alliage, conduisant à l'état T6, serait de Bh à 175 C et les caractéristiques mécaniques wo 96/12829 PCr/FR45l61412
Cette durée équivalente est comprise de préférence entre 150 et 250 h. Dans ce cas, l'écart de conductivité par rapport à
l'état T6 est d'au moins 1 MS/m.
Les produits réalisés selon l'invention présentent un bon module d'élasticité et un excellent module spécifique (quotient du module par la densité) compte-tenu de leur densité plus faible que celle des alliages 2000 par exemple.
Ainsi, pour des tôles d'épaisseur 1,6 mm, on a mesuré un module de 71 GPa, à peine inférieur au module de tôles de même épaisseur en alliage 2024 nu, et nettement supérieur à celui du 2024 plaqué utilisé habituellement pour le fuselage des avions commerciaux.
Ces produits présentent également, grâce au revenu à haute température, une bonne stabilité thermique qui les rend aptes, par exemple, à étre utilisés pour le fuselage d'avions supersoniques.
lbzestples Sxemple 1 On a élaboré sous forme de plaque un alliage de composition: Si: 0,79%
Mg: 0,94%
Cu: 1,0%
Mn: 0,58%
Fe: 0,22%
Zn: 0,15%
avec donc un rapport Mg/Si - 1,2.
La plaque a été homogénéisée 21h à 5300C, écroutée, puis laminée à chaud et à froid jusqu'à une épaisseur de 1,6 mm. La mise en solution a été effectuée à 550"C pendant lh.
Le revenu standard pour un tel alliage, conduisant à l'état T6, serait de Bh à 175 C et les caractéristiques mécaniques wo 96/12829 PCr/FR45l61412
9 dans le sens travers obtenues dans ce cas sont:
limite élastique RO 2- 375 MPa résistance à la rupture Rm - 417 MPa allongement A - 14%
Sa conductivité électrique est de 24,0 MS/m.
Différents traitements thermiques ont été effectués sur ces tôles pour essayer de les désensibiliser à la corrosion intercristalline. On a utilisé, pour qualifier cette sensibilité, soit un test nommé "Interneutre", correspondant à
la norme militaire américaine MIL-H-6088, soit un test interne nommé "Interano", consistant en une attaque anodique de l'échantillon, pendant 6h, en milieu chlorures - perchlorates et sous une densité de courant de 1 mA/am2, suivie d'un examen en coupe micrographique.
Les températures équivalentes de revenu ainsi que les résultats en matière de caractéristiques mécaniques dans le sens travers et corrosion intercristalline sont rassemblés dans le tableau 1.
Bzes~ple 2 On a élaboré sous forme de plaque deux alliages A et B de composition suivante:
A B
Si: 0,95 0,82 Mg: 0,87 0,80 Cu: 0,80 1,0 Mn: 0,63 0,58 Fe: 0,20 0,21 Mg/Si: 0,91 0,98 Les plaques ont été homogénéisées 21h à 5300C, écroutées, puis laminées à chaud et à froid jusqu'à une épaisseur de 1,6 mm.
La mise en solution a été effectuée à 550 C pendant lh pour l'alliage A et à 570 C pendant 1h pour l'alliage B. Le revenu standard pour conduire à l'état T6 est de 8h à 175 C et les caractéristiques mécaniques dans le sens travers sont alors:
pour A RO 2= 350 MPa Rm = 380 MPa A - 13%
WO 96/12829 PCP/FR9Sro1412 pour B RO 2= 363 MPa Rm = 400 MPa A= 14$
Les conductivités à l'état T6 des alliages A et B sont respectivement de 24,3 et 24,7 MS/m.
Différents traitements thermiques de revenu ont été effectués 5 sur ces tôles pour essayer de les désensibiliser à la corrosion intercristalline, qui a été qualifiée par des tests accélérés "Interneutre" et "Interano".
Les temps équivalents à 175 C, les caractéristiques mécaniques dans le sens travers, la conductivité électrique et la
limite élastique RO 2- 375 MPa résistance à la rupture Rm - 417 MPa allongement A - 14%
Sa conductivité électrique est de 24,0 MS/m.
Différents traitements thermiques ont été effectués sur ces tôles pour essayer de les désensibiliser à la corrosion intercristalline. On a utilisé, pour qualifier cette sensibilité, soit un test nommé "Interneutre", correspondant à
la norme militaire américaine MIL-H-6088, soit un test interne nommé "Interano", consistant en une attaque anodique de l'échantillon, pendant 6h, en milieu chlorures - perchlorates et sous une densité de courant de 1 mA/am2, suivie d'un examen en coupe micrographique.
Les températures équivalentes de revenu ainsi que les résultats en matière de caractéristiques mécaniques dans le sens travers et corrosion intercristalline sont rassemblés dans le tableau 1.
Bzes~ple 2 On a élaboré sous forme de plaque deux alliages A et B de composition suivante:
A B
Si: 0,95 0,82 Mg: 0,87 0,80 Cu: 0,80 1,0 Mn: 0,63 0,58 Fe: 0,20 0,21 Mg/Si: 0,91 0,98 Les plaques ont été homogénéisées 21h à 5300C, écroutées, puis laminées à chaud et à froid jusqu'à une épaisseur de 1,6 mm.
La mise en solution a été effectuée à 550 C pendant lh pour l'alliage A et à 570 C pendant 1h pour l'alliage B. Le revenu standard pour conduire à l'état T6 est de 8h à 175 C et les caractéristiques mécaniques dans le sens travers sont alors:
pour A RO 2= 350 MPa Rm = 380 MPa A - 13%
WO 96/12829 PCP/FR9Sro1412 pour B RO 2= 363 MPa Rm = 400 MPa A= 14$
Les conductivités à l'état T6 des alliages A et B sont respectivement de 24,3 et 24,7 MS/m.
Différents traitements thermiques de revenu ont été effectués 5 sur ces tôles pour essayer de les désensibiliser à la corrosion intercristalline, qui a été qualifiée par des tests accélérés "Interneutre" et "Interano".
Les temps équivalents à 175 C, les caractéristiques mécaniques dans le sens travers, la conductivité électrique et la
10 sensibilité à la corrosion intercristalline ont été rassemblés dans les tableaux 2 (pour l'alliage A) et 3 (pour l'alliage B).
Ss~le 3 On a élaboré sous forme de plaque un alliage de composition:
Si: 0,924 Mg: 0,860 Cu: 0,869 Mn: 0,550 Fe: 0,192 Zn: 0,152 Zr: 0,103 Ni: 0,017 Ti: 0,020 Cr: 0,004 avec donc un rapport Mg/Si - 0,93 La plaque a été homogénéisée à 530 C, ecroutée, laminée à
chaud à une épaisseur de 35 mm, mise en solution à 550 C et trempée. On a comparé des échantillons ayant subi un revenu classique correspondant à un état T6 à des échantillons ayant subi un traitement de désensibilisation à la corrosion intercristalline selon l'invention, avec un revenu à double palier de 6 h à 175 C + 2 h à 220 C.
Les caractéristiques mécaniques mesurées dans le sens long et travers-long sont les suivantes:
WO 96/12829 PCl'/PB95/01412
Ss~le 3 On a élaboré sous forme de plaque un alliage de composition:
Si: 0,924 Mg: 0,860 Cu: 0,869 Mn: 0,550 Fe: 0,192 Zn: 0,152 Zr: 0,103 Ni: 0,017 Ti: 0,020 Cr: 0,004 avec donc un rapport Mg/Si - 0,93 La plaque a été homogénéisée à 530 C, ecroutée, laminée à
chaud à une épaisseur de 35 mm, mise en solution à 550 C et trempée. On a comparé des échantillons ayant subi un revenu classique correspondant à un état T6 à des échantillons ayant subi un traitement de désensibilisation à la corrosion intercristalline selon l'invention, avec un revenu à double palier de 6 h à 175 C + 2 h à 220 C.
Les caractéristiques mécaniques mesurées dans le sens long et travers-long sont les suivantes:
WO 96/12829 PCl'/PB95/01412
11 sens L sens T-L
R0,2 Rm A RO 2 Rm A
MPa MPa $ MPa MPa $
état T6 368 380 13,0 356 394 9,6 selon invention 315 344 11,5 316 349 9,0 Les echantillons traités selon l'invention présentent aux tests "Interano" et "Interneutre" une absence de sensibilité à
la corrosion intercristalline, contrairement aux échantillons T6.
Les produits laminés ou filés et désensibilisés à la corrosion intercristalline selon l'invention sont particulièrement bien adaptés à la réalisation de pièces structurales pour l'aéronautique, en particulier des fuselages, et pour des véhicules routiers et ferroviaires.
wo 96112829 PCT/FB95/01412
R0,2 Rm A RO 2 Rm A
MPa MPa $ MPa MPa $
état T6 368 380 13,0 356 394 9,6 selon invention 315 344 11,5 316 349 9,0 Les echantillons traités selon l'invention présentent aux tests "Interano" et "Interneutre" une absence de sensibilité à
la corrosion intercristalline, contrairement aux échantillons T6.
Les produits laminés ou filés et désensibilisés à la corrosion intercristalline selon l'invention sont particulièrement bien adaptés à la réalisation de pièces structurales pour l'aéronautique, en particulier des fuselages, et pour des véhicules routiers et ferroviaires.
wo 96112829 PCT/FB95/01412
12 ITRAITEMENTI téq RO,2 RM A ISENSIBILITE
ITHERMIQUE ! (h) ! (MPa) ! (MPa) ! (%) ! CI !
16h 175 C 9,7 367 396 12,7 oui !+ 30 min ! ! ! ! ! !
! 200 C ! ! ! ! ! !
!6h 175 C ! 20,8 ! 363 ! 386 ! 11,9 ! oui !
!+ 2h 200 C! ! `! r! ! !
!6h 175'C 1 65,2 ! 330 ! 371 ! 11,5 ! oui !
!+ 8h 200 C! ! ! ! ! !
! ! ! ! !- ~ !
16h 175 C ! 21,8 ! 326 ! 379 ! 11,8 ! oui !
!+ 30 min ! ! ! ! ! !
1220 C ! ! ! ! ! !
I---! ! !--l--~
16 h 175 C ! 69,3 ! 314 ! 363 ! 11,8 ! oui !
!+ 2h 220 C! ! ! ! ! !
i_---! ~ I---!---!
16 h 175 C ! 119,4 ! 304 ! 348 ! 11,3 ! partielle !
!+ 30 min ! ! ! ! ! ~
1250 C ! ! ! ! ! !
I----1--1--I----I-!
!6 h 1750C ! 459,5 ! 277 ! 328 ! 10,7 ! partielle !
!+ 2h 250 C! ! ! ! ! !
!--!-----!--!----l----!--!
!100 h ! 100 ! 351 ! 380 ! 13 ! oui !
!à 175 C ! ! ! ! ! t I---!--!---!--N--! !
!8h à 185 C! 18,3 ! 360 ! 398 ! 6,7 ! oui !
!--l----!-!--!--! !
!8h à 220 C! 253,3 ! 290 ! 343 1 6 ! oui L 1 1 1 1 1 ~
ITHERMIQUE ! (h) ! (MPa) ! (MPa) ! (%) ! CI !
16h 175 C 9,7 367 396 12,7 oui !+ 30 min ! ! ! ! ! !
! 200 C ! ! ! ! ! !
!6h 175 C ! 20,8 ! 363 ! 386 ! 11,9 ! oui !
!+ 2h 200 C! ! `! r! ! !
!6h 175'C 1 65,2 ! 330 ! 371 ! 11,5 ! oui !
!+ 8h 200 C! ! ! ! ! !
! ! ! ! !- ~ !
16h 175 C ! 21,8 ! 326 ! 379 ! 11,8 ! oui !
!+ 30 min ! ! ! ! ! !
1220 C ! ! ! ! ! !
I---! ! !--l--~
16 h 175 C ! 69,3 ! 314 ! 363 ! 11,8 ! oui !
!+ 2h 220 C! ! ! ! ! !
i_---! ~ I---!---!
16 h 175 C ! 119,4 ! 304 ! 348 ! 11,3 ! partielle !
!+ 30 min ! ! ! ! ! ~
1250 C ! ! ! ! ! !
I----1--1--I----I-!
!6 h 1750C ! 459,5 ! 277 ! 328 ! 10,7 ! partielle !
!+ 2h 250 C! ! ! ! ! !
!--!-----!--!----l----!--!
!100 h ! 100 ! 351 ! 380 ! 13 ! oui !
!à 175 C ! ! ! ! ! t I---!--!---!--N--! !
!8h à 185 C! 18,3 ! 360 ! 398 ! 6,7 ! oui !
!--l----!-!--!--! !
!8h à 220 C! 253,3 ! 290 ! 343 1 6 ! oui L 1 1 1 1 1 ~
13 ITRAITEMENT I t.éq I R0,2 RM A ISENSIBILITEI J-lTHERMIQUE ! (h) ! (MPa) ! (MPa) ! (X) ! CI ! MS/m !
16h 175 C 35,6 322 370 I 11,4 oui 24.6 !+ 4h 200 C ! ! ! ! ! ! !
16h 175 C ! 65,2 ! 319 ! - 361 ! 10 ! partielle ! 24.7 !
!+ 8h 200`C ! ! ! ! ! ! !
I-1--! I !--!--I---!
!6h 175 C ! 21,8 ! 338 ! 376 ! 11,4 ! oui ! 24.5 !
!+ 30 mi n ! ! ! ! ! ! !
1220 C ! ! ! ! ! ! !
! ! ! I--!--! I !
!6h 175 C ! 69,3 ! 310 ! 349 ! 10,1 ! non ! 25.1 !
!+ 2h 220 C ! ! ! ! ! ! !
I-I--! ! I-!--I--1 !6h 175 C ! 119,4 ! 288 ! 331 ! 10,1 ! non ! 25.8 !
!+ 30 min ! ! ! ! ! ! !
1250 C ! ! ! ! ! ! !
!_---! ! ~! ! I---I
!6h 175 C ! 459,5 ! 241 ! 300 ! 10,2 ! non ! 26.7 !
!+ 2h 250 C ! ! ! ! ! ; i ~ ! ! ~-~-! f 18h à 185 C ! 18,3 ! 349 ! 388 ! 11,1 ! oui ! 24.3 !
!--!-!-!-é--!-!-!
18h à 200 C ! 59,2 ! 322 ! 353 ! 10,3 ! partielle ! 24.7 !
!8h à 220 C ! 253,3 ! 272 ! 323 ! 9,5 ! non ! 25.8 !
WO 96/12829 PCT/F1t95/01412
16h 175 C 35,6 322 370 I 11,4 oui 24.6 !+ 4h 200 C ! ! ! ! ! ! !
16h 175 C ! 65,2 ! 319 ! - 361 ! 10 ! partielle ! 24.7 !
!+ 8h 200`C ! ! ! ! ! ! !
I-1--! I !--!--I---!
!6h 175 C ! 21,8 ! 338 ! 376 ! 11,4 ! oui ! 24.5 !
!+ 30 mi n ! ! ! ! ! ! !
1220 C ! ! ! ! ! ! !
! ! ! I--!--! I !
!6h 175 C ! 69,3 ! 310 ! 349 ! 10,1 ! non ! 25.1 !
!+ 2h 220 C ! ! ! ! ! ! !
I-I--! ! I-!--I--1 !6h 175 C ! 119,4 ! 288 ! 331 ! 10,1 ! non ! 25.8 !
!+ 30 min ! ! ! ! ! ! !
1250 C ! ! ! ! ! ! !
!_---! ! ~! ! I---I
!6h 175 C ! 459,5 ! 241 ! 300 ! 10,2 ! non ! 26.7 !
!+ 2h 250 C ! ! ! ! ! ; i ~ ! ! ~-~-! f 18h à 185 C ! 18,3 ! 349 ! 388 ! 11,1 ! oui ! 24.3 !
!--!-!-!-é--!-!-!
18h à 200 C ! 59,2 ! 322 ! 353 ! 10,3 ! partielle ! 24.7 !
!8h à 220 C ! 253,3 ! 272 ! 323 ! 9,5 ! non ! 25.8 !
WO 96/12829 PCT/F1t95/01412
14 ITRAITEMENT I téq RO,2 RM A ISENSIBILTE 1' ITHERMIQUE ~(h) ~(MPa) ~ (MPa) CI ~ MS/m ~
162h 220 C
! I- 1--I----I--I---f--I
16h 175 C ~ 119.4 ~r 282 345 ~ 11 ~ non ~ 25.4 ~
l+ 30 min 1 là 250'C 1 1 1 1 1 1 1 1 ~
162h 220 C
! I- 1--I----I--I---f--I
16h 175 C ~ 119.4 ~r 282 345 ~ 11 ~ non ~ 25.4 ~
l+ 30 min 1 là 250'C 1 1 1 1 1 1 1 1 ~
Claims (11)
1) Procédé de fabrication de produits en alliage d'aluminium du type AlSiMgCu à haute résistance présentant une bonne résistance à la corrosion intercristalline, comportant les étapes suivantes:
- coulée d'une plaque ou d'une billette de composition (en poids):
Si: 0,7 - 1,3%
Mg: 0,6 - 1,1%
Cu: 0,5 - 1,1%
Mn: 0,3 - 0,8%
Zr: < 0,20%
Fe: < 0,30 Zn: < 1%
Ag: < 1%
Cr: < 0,25%
autres < 0,05 chacun et < 0,15 au total reste aluminium avec Mg/Si < 1 - homogénéisation entre 470 et 570°C
- corroyage à chaud et éventuellement à froid - mise en solution entre 540 et 570°C
- trempe - revenu comportant au moins un palier à une température comprise entre 150 et 250°C, et de préférence entre 165 et 220°C, la durée totale mesurée en temps équivalent à
175°C étant comprise entre 30 et 300h.
- coulée d'une plaque ou d'une billette de composition (en poids):
Si: 0,7 - 1,3%
Mg: 0,6 - 1,1%
Cu: 0,5 - 1,1%
Mn: 0,3 - 0,8%
Zr: < 0,20%
Fe: < 0,30 Zn: < 1%
Ag: < 1%
Cr: < 0,25%
autres < 0,05 chacun et < 0,15 au total reste aluminium avec Mg/Si < 1 - homogénéisation entre 470 et 570°C
- corroyage à chaud et éventuellement à froid - mise en solution entre 540 et 570°C
- trempe - revenu comportant au moins un palier à une température comprise entre 150 et 250°C, et de préférence entre 165 et 220°C, la durée totale mesurée en temps équivalent à
175°C étant comprise entre 30 et 300h.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Zn est comprise entre 0,15 et 1%.
3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le revenu comporte un palier à une température comprise entre 150 et 250°C, et de préférence entre 165 et 220°C, et un autre palier à une température supérieure, comprise entre 170 et 270°C.
4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la durée équivalente à 175°C du revenu est comprise entre 30 et 120 h.
5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée équivalente à 175°C du revenu est comprise entre 70 et 120 h.
6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le revenu comporte un seul palier et que sa durée équivalente à 175°C est comprise entre 150 et 250 h.
7) Produit laminé ou filé en alliage d'aluminium du type AlSiMgCu à haute résistance de composition (en poids):
Si: 0,7 - 1,3%
Mg: 0,6 - 1,1%
Cu: 0, 5- 1,1%
Mn: 0,3 - 0,8%
Zr: < 0,20%
Fe: < 0,30%
Zn: < 1%
Ag: < 1%
Cr: < 0,25%
autres < 0,05% chacun et < 0,15% au total, dans lequel Mg/Si < 1, désensibilisé à la corrosion intercristalline au sens de la norme MIL-H-6088, et présentant à cet état désensibilisé une conductivité
électrique supérieure d'au moins 0,5 MS/m à celle mesurée à l'état T6.
Si: 0,7 - 1,3%
Mg: 0,6 - 1,1%
Cu: 0, 5- 1,1%
Mn: 0,3 - 0,8%
Zr: < 0,20%
Fe: < 0,30%
Zn: < 1%
Ag: < 1%
Cr: < 0,25%
autres < 0,05% chacun et < 0,15% au total, dans lequel Mg/Si < 1, désensibilisé à la corrosion intercristalline au sens de la norme MIL-H-6088, et présentant à cet état désensibilisé une conductivité
électrique supérieure d'au moins 0,5 MS/m à celle mesurée à l'état T6.
8) Elément de fuselage d'avion réalisé à partir de produits laminés ou filés élaborés par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
9) Elément de fuselage d'avion réalisé à partir de produits laminés ou filés selon la revendication 7.
10) Elément structural de véhicule ferroviaire ou routier réalisé à partir de produits laminés ou filés élaborés par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
11) Elément structural de véhicule ferroviaire ou routier réalisé à partir de produits selon la revendication 7.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9413047A FR2726007B1 (fr) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | Procede de fabrication de produits en alliage alsimgcu a resistance amelioree a la corrosion intercristalline |
| FR94/13047 | 1994-10-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2202184A1 true CA2202184A1 (fr) | 1996-05-02 |
Family
ID=9468402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002202184A Abandoned CA2202184A1 (fr) | 1994-10-25 | 1995-10-24 | Procede de fabrication de produits en alliage alsimgcu a resistance amelioree a la corrosion intercristalline |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5858134A (fr) |
| EP (1) | EP0787217B1 (fr) |
| JP (1) | JPH10512924A (fr) |
| KR (1) | KR970707314A (fr) |
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