CA2570618A1 - Method for making high-tenacity and high-fatigue strength aluminium alloy products - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de fabrication de produits en alliage d'aluminium à haute ténacité et haute résistance à la fatigue Domaine de l'invention L'invention concerne un nouveau procédé de fabrication pour des produits laminés, filés ou forgés en alliage d'aluminium à haute ténacité et haute résistance à
la fatigue, notamment en alliage de type Al-Zn Cu-Mg, ainsi que des produits obtenus par ce procédé, et notamment des éléments de stracture élaborés à
partir de tels produits et destinés à la construction d'aéronefs. Il est basé sur l'introduction de baryum dans un alliage liquide à base d'aluminium.
Etat de la technique On sait que lors de la fabrication de demi-produits et éléments structuraux pour construction aéronautique, les diverses propriétés recherchées ne peuvent pas être optimisées toutes en même temps et les unes indépendamment des autres. Lorsque l'on modifie la composition chimique de l'alliage ou les paramètres des procédés d'élaboration des produits, plusieurs propriétés critiques peuvent même montrer des tendances antagonistes. Tel est parfois le cas des propriétés rassemblées sous le terme résistance mécanique statique (notamment la résistance à la rupture R. et la limite d'élasticité RpO,2) d'une part, et des propriétés rassemblées sous le terme tolérance aux dommages (notanunent la ténacité et la résistance à la propagation des fissures) d'autre part. Par ailleurs, certaines propriétés d'usage comme la résistance à la fatigue, la résistance à la corrosion, l'aptitude à la mise en forme et l'allongement à rupture sont liées d'une façon complexe et souvent imprévisible aux propriétés (ou caractéristiques ) mécaniques. L'optimisation de l'ensemble des propriétés d'un matériau pour construction mécanique, par exemple dans le secteur aéronautique, fait donc très souvent intervenir un compromis entre plusieurs paramètres-clé. Process for manufacturing aluminum alloy products with high toughness and high resistance to fatigue Field of the invention The invention relates to a new manufacturing process for products rolled, spun or forged aluminum alloy with high tenacity and high resistance to fatigue, in particular alloy Al-Zn Cu-Mg type, and products obtained by this process, and in particular of the stracture elements from such products and intended for the construction of aircraft. It is based on the introduction of barium in a liquid aluminum alloy.
State of the art It is known that during the manufacture of semi-finished products and structural elements for aeronautical construction, the various properties sought can not be to be all optimized at the same time and independently of each other. When the chemical composition of the alloy or the parameters of the processes of product development, several critical properties can even show antagonistic tendencies. This is sometimes the case with the properties gathered under the term static mechanical resistance (in particular the breaking strength R. and the elastic limit RpO, 2) on the one hand, and the properties gathered under the term damage tolerance (especially toughness and resistance to spread cracks) on the other hand. Moreover, some properties of use as the resistance to fatigue, resistance to corrosion, the ability to form and the elongation at break are linked in a complex and often unpredictable to mechanical properties (or characteristics). Optimization of the whole of the properties of a material for mechanical engineering, for example in the sector aeronautics, therefore very often involves a compromise between several Key parameters.
2 A titre d'exemple, dans les avions civils de grande capacité, on utilise typiquement pour les éléments de structure de voilure des alliages de type 7xxx. Ces éléments doivent présenter une haute résistance mécanique, une bonne ténacité
et une bonne résistance à la fatigue. Toute nouvelle possibilité d'améliorer l'un des ces groupes de propriétés sans dégrader les autres serait la bienvenue.
En ce qui concerne la ténacité, il est bien connu que pour améliorer la ténacité
des alliages d'aluminium à durcissement structural, il faut diminuer la teneur résiduelle en fer et silicium ; cela est appelé dans la profession la septième règle d'or de Staley (J.T. Staley, "Microstructure and Toughness of High-Strength Aluminum Alloys" Properties Related to Fractare Toughness, ASTM STP 605, American Society for Testing and Materials, 1976, p. 71 - 103). Cet effet est observé
dans pratiquement tous les alliages d'aluminium à durcissement structural, quel que soit leur niveau de ténacité. Le fer et le silicium sont des impuretés naturelles de l'aluminium. Hormis les procédés de purification spécifiques utilisés pour la production d'aluminium de grande pureté (par exemple le procédé de ségrégation), il n'existe pas de procédé industriel permettant de diminuer la teneur en fer et silicium dans un bain d'aluminium liquide. Par ailleurs, ces éléments ont tendance à
s'accumuler lors de recyclage de l'aluminium et de ces alliages. Tout ce que l'on peut faire pour diminuer leur teneur est de diluer ces impuretés avec du métal plus pur, soit avec du métal d'électrolyse (dit aluminium primaire ), dont la teneur en fer + silicium se situe habituellement aux environs de 0,2 à 0,3 %, soit avec du métal raffiné. Dans les deux cas, et surtout dans le deuxième, l'opération entraîne un surcoût significatif.
En ce qui concerne la résistance à la fatigue, l'effet des impuretés fer et silicium est également néfaste. Une baisse de la teneur résiduelle en fer et silicium conduira normalement à une amélioration de la résistance à la fatigue, si par ailleurs les précautions habituelles sont prises lors de l'élaboration du métal liquide et lors de la coulée pour éviter la formation d'inclusions et l'incorporation d'hydrogène dans le métal.
II est bien connu quo les éléments fer et silicium forment avec l'aiuminium des phases intermétalliques quasiment insolubles, tel que A17Cu2Fe, Al6(FeXMni_,) (avec two For example, in large capacity civil aircraft, we use typically for wing structure elements of type alloys 7xxx. These must have high mechanical strength, good toughness and good resistance to fatigue. Any new opportunity to improve one these groups of properties without degrading others would be welcome.
As far as toughness is concerned, it is well known that to improve tenacity structural hardening aluminum alloys, it is necessary to reduce the residual iron and silicon; this is called in the profession the seventh rule Staley (JT Staley, "Microstructure and Toughness of High-Strength Aluminum Alloys "Properties Related to Fractare Toughness, ASTM STP 605, American Society for Testing Materials, 1976, p. 71 - 103). This effect is observed in virtually all structurally hardened aluminum alloys, whatever either their level of tenacity. Iron and silicon are impurities natural aluminum. Apart from the specific purification processes used for the production of high purity aluminum (for example the process of segregation), he There is no industrial process to reduce the iron content and silicon in a bath of liquid aluminum. Moreover, these elements tend to accumulate when recycling aluminum and these alloys. Everything that one can do to decrease their content is to dilute these impurities with metal more pure, or with electrolysis metal (called primary aluminum), whose content iron + silicon is usually around 0.2 to 0.3%, ie with metal refined. In both cases, and especially in the second, the operation entails a significant additional cost.
With regard to the fatigue resistance, the effect of the impurities iron and silicon is also harmful. A decrease in the residual iron and silicon content lead normally to an improvement of the fatigue resistance, if otherwise the usual precautions are taken when developing the liquid metal and when casting to prevent the formation of inclusions and the incorporation of hydrogen in the metal.
It is well known that iron and silicon elements form with aluminum of the virtually insoluble intermetallic phases, such as A17Cu2Fe, Al6 (FeXMni_,) (with
3 0< x < 1), A112Fe3Si, Al9Fe2Si2, Mg2Si. Lorsqu'elles sont de grande taille, ces phases sont plus nocives que lorsqu'elles sont petites. Les possibilités d'agir sur leur taille lors de la coulée par l'intermédiaire des paramètres physiques (notamment la vitesse de solidification) sont malheureusement assez limitées.
Face à la difficulté de réduire les phases intermétalliques au fer et au silicium et de modifier leur taille et morphologie par l'intermédiaire de traitements physiques, il a été imaginé de modifier leur taille et morphologie par l'ajout de certains éléments chimiques. Un tel effet, s'il est constaté, ne sera industriellement exploitable qu'à
condition de ne pas induire des effets négatifs sur d'autres propriétés du produit fini.
Ainsi, dans certains alliages de moulage de type Al-Si, on ajoute du Na et /
ou Sr pour obtenir des phases de Si de forme finement fibreuse au lieu de prismatique grossière. Le brevet FR 1 507 664 (Metallgesellschaft Aktiengesellschaft) constate que dans les alliages de moulage type Al-Si avec une teneur en Si entre 5 et 14%, l'ajout de strontium et / ou de baryum (Ba) à raison de 0,001 à 2% conduit à
l'obtention d'une structure eutectique fine ; cet effet est renforcé par l'ajout simultané de béryllium (Be). Le brevet EP 1 230 409 B i(RUAG Components) enseigne que l'ajout de baryum (entre 0,1 et 0,8%) à des alliages d'aluminium avec une teneur en silicium d'au moins 5% améliore leur d'aptitude au formage thixotropique. Pour les alliages de corroyage à durcissement structural, le brevet US 3 0 <x <1), A112Fe3Si, Al9Fe2Si2, Mg2Si. When they are tall, these phases are more harmful than when they are small. Opportunities to act on their size during casting through the physical parameters (especially the speed solidification) are unfortunately quite limited.
Faced with the difficulty of reducing the intermetallic phases to iron and silicon and to change their size and morphology through treatments physical, he was imagined to change their size and morphology by adding some items chemical. Such an effect, if it is found, will not be industrially exploitable only condition not to induce negative effects on other properties of the final product.
Thus, in some Al-Si molding alloys, Na and / are added.
or Sr to obtain Si phases of finely fibrous form instead of prismatic coarse. Patent FR 1 507 664 (Metallgesellschaft Aktiengesellschaft) finds only in Al-Si casting alloys with Si content between 5 and 14%
the addition of strontium and / or barium (Ba) at a rate of 0.001 to 2% leads to obtaining a fine eutectic structure; this effect is reinforced by adding simultaneous beryllium (Be). EP 1 230 409 B i (RUAG Components) teaches that the addition of barium (between 0.1 and 0.8%) to aluminum alloys with a silicon content of at least 5% improves their formability thixotropic. For structural hardening alloys, the US patent
4,711,762 (Aluminum Company of America) propose l'ajout de strontium (Sr), antimoine (Sb) et/ou calcium (Ca) à un alliage de type AI-Zn-Cu-Mg pour réduire la taille des phases A17Cu2Fe, Al2CuMg et Mg2Si.
Des alliages à base d'aluminium contenant du baryum ont été décrits dans d'autres documents de l'état de la technique. Dans la plupart des cas, sa fonction est de rendre fluide les crasses de fonderie (en anglais flux and dross ) ; en revanche, son influence sur les propriétés du produit n'est pas décrite. Ainsi, le brevet GB 505 728 (L'Eléctrique) mentionne un alliage à base d'aluminium destiné à la fabrication de fil étiré et contenant Zn 5 - 6,5%, Mg 2 - 3,5%, Si 0,15 - 0,5%, Mn 0,25 -1%, Mo 0,20 - 0,60%, Co 0,20 - 0,60%, K 0- 0,12%, Ba 0- 0,25%, Sb 0- 0,1%, W 0-0,50%, Ni 0- 1%, Ti 0- 0,40%, dans lequel le baryum est introduit sous forme de chlonre afin de fluidifier les crasses ; cette teneur en baryum dans le produit métallique obtenu aurait également un effet durcissant.
Le brevet GB 596,178 (Tennyson Fraser Bradbury) décrit l'ajout des éléments Na, K, Ba et / ou P à raison d'une teneur totale maximale de 0,15% à un alliage à
base d'aluminium contenant Cu 5,00 - 9,50%, Zr, Ni, Ce 0,05 - 1,00 au total, Si 0,02 - 0,40%, Fe 0,02 - 0,50%, Zn 0,00 - 0,25%.11 s'agit d'un alliage de moulage pour pistons. Ni la fonction ni le mode d'introduction du baryum ne sont spécifiés.
Le brevet US 4,631,172 (Nadagawa Corrosion Protection Co.) décrit un alliage à
base d'aluminium utilisé en tant qu'anode sacrificielle contenant 3,2% de Zn, 1,5%
de magnésium, 0,02% d'indium, 0,01% d'étain et/ou du calcium et du baryum, ce dernier en une teneur comprise entre 0,002% et 1,0%. Une autre composition contient Zn 2,5%, Mg 2,5%, In 0,02%, Ca et / ou Ba 0,005 - 1,0%, Si 0,004 -1,0%.
L'ajout de calcium et /ou baryum augmente la densité de courant et assure une usure uniforme de l'anode sacrificielle. La demande de brevet JP 61 096052 A décrit une anode sacrificielle en alliage à base d'aluminium de composition Zn 1- 10%, Mg 0,1 - 6%, In 0,01 - 0,04%, Sn 0,005 - 0,15%, Si 0,09 - 1%, Ca et / ou Ba 0,005 -0,45%.
Le brevet CH 328 148 (Wilhelm Neu) décrit l'introduction d'un hydrure de baryum dans un alliage de type zinc-aluminium avec au moins 40% de zinc.
Le brevet US 3,310,389 (High Duty Alloys Ltd) mentionne la présence de baryum, calcium et/ou strontium dans une teneur totale jusqu'à 0,2% dans un alliage à base d'aluminium contenant Cu 2,2 - 2,7%, Mg 1,3 - 1,7%, Si 0,12 - 0,25%, Fe 0,9-1,2%,Ni 0,9-1,4%,Ti0,02-0,15%.
Le brevet RU 2 184 167 (inventeur : I.N. Fridljander et al) décrit un alliage à
base d'aluminium pour application structurale en construction aéronautique de composition Cu 3,0 - 3,8%, Li 1,4 - 1,7%, Zr 0,0001 - 0,04%, Sc 0,16 - 0,35%, Fe 0,01 - 0,5%, Mg 0,01 - 0,7, Mn 0,05 - 0,5%, Ba 0,001 - 0,2%, Ga 0,001 - 0,08%, Sb 0,00001- 0,001%.
Le brevet RU 1 678 080 (Institut khimii im.V.I. Nikitina) décrit un alliage à
base d'aluminium de composition Cu 5,0 - 5,5%, Cr 0,1- 0,4%, Mn 0,2 - 0,6%, Zr 0,1-0,4%, Ti 0,1- 0,4%, Cd 0,05 - 0,25%, Sr ou Ba 0,01 - 0,1%.
On constate que la plupart de ces alliages contiennent des éléments inhabituels, tels que l'indium, le nickel, le lithium, le cadmium, le molybdène ou le tungstène, et sont donc, par rapport aux alliages utilisés habituellement en construction aéronautique, des alliages exotiques, et cela sans tenir compte du possible ajout de baryum. 4,711,762 (Aluminum Company of America) proposes the addition of strontium (Sr), antimony (Sb) and / or calcium (Ca) to an Al-Zn-Cu-Mg alloy for reduce the size of the phases A17Cu2Fe, Al2CuMg and Mg2Si.
Aluminum alloys containing barium have been described in other documents of the state of the art. In most cases, its function is to make fluid the dross of foundry (in English flux and dross); in however, its influence on the properties of the product is not described. So, the GB 505 patent 728 (L'Electrique) mentions an aluminum-based alloy intended for manufacturing of drawn wire and containing Zn 5 - 6.5%, Mg 2 - 3.5%, Si 0.15 - 0.5%, Mn 0.25 -1%
Mo 0.20 - 0.60%, Co 0.20 - 0.60%, K 0 - 0.12%, Ba 0 - 0.25%, Sb 0 - 0.1%, W 0 -0.50%, Ni 0-1%, Ti 0-0.40%, wherein the barium is introduced in form of chlonre to smooth the dirt; this barium content in the product metal obtained would also have a hardening effect.
GB 596,178 (Tennyson Fraser Bradbury) discloses the addition of the elements Na, K, Ba and / or P at a maximum total content of 0.15% at a alloy to aluminum base containing Cu 5.00 - 9.50%, Zr, Ni, Ce 0.05 - 1.00 in total, If 0.02 0.40%, Fe 0.02-0.50%, Zn 0.00-0.25%. This is a casting alloy for pistons. Neither the function nor the mode of introduction of barium are specified.
US Pat. No. 4,631,172 (Nadagawa Corrosion Protection Co.) discloses an alloy with aluminum base used as a sacrificial anode containing 3.2% Zn, 1.5%
of magnesium, 0.02% indium, 0.01% tin and / or calcium and barium, last in a content of between 0.002% and 1.0%. Another composition contains Zn 2.5%, Mg 2.5%, In 0.02%, Ca and / or Ba 0.005 - 1.0%, Si 0.004 -1.0%.
The addition of calcium and / or barium increases the current density and ensures wear uniform sacrificial anode. Patent Application JP 61 096052 A describes a sacrificial anode aluminum alloy composition Zn 1- 10%, Mg 0.1 - 6%, In 0.01 - 0.04%, Sn 0.005 - 0.15%, Si 0.09 - 1%, Ca and / or Ba 0.005 -0.45%.
Patent CH 328 148 (Wilhelm Neu) describes the introduction of a hydride of barium in a zinc-aluminum alloy with at least 40% zinc.
US Patent 3,310,389 (High Duty Alloys Ltd) mentions the presence of barium, calcium and / or strontium in a total content of up to 0.2% in a alloy Aluminum-based containing Cu 2.2 - 2.7%, Mg 1.3 - 1.7%, Si 0.12 - 0.25%, Fe 0.9-1.2%, Ni 0.9-1.4%, Ti0.02-0.15%.
The patent RU 2 184 167 (inventor: IN Fridljander et al) describes an alloy at aluminum base for structural application in aeronautical construction of composition Cu 3.0 - 3.8%, Li 1.4 - 1.7%, Zr 0.0001 - 0.04%, Sc 0.16 - 0.35%, Fe 0.01 - 0.5%, Mg 0.01 - 0.7, Mn 0.05 - 0.5%, Ba 0.001 - 0.2%, Ga 0.001 - 0.08%, Sb 0.00001-0.001%.
The patent RU 1 678 080 (Institut khimii im.VI Nikitina) describes an alloy to based of aluminum of composition Cu 5.0 - 5.5%, Cr 0.1- 0.4%, Mn 0.2 - 0.6%, Zr 0.1-0.4%, Ti 0.1-0.4%, Cd 0.05-0.25%, Sr or Ba 0.01-0.1%.
Most of these alloys contain elements unusual, such as indium, nickel, lithium, cadmium, molybdenum or tungsten, and are therefore, compared to the alloys usually used in construction aeronautics, exotic alloys, and that without taking into account the possible addition of barium.
5 La présente invention a pour but de proposer un nouveau procédé pour modifier la morphologie des phases insolubles au fer et au silicium dans les alliages d'aluminium de corroyage à durcissement structural de type AI-Cu-Mg ou Al-Zn Cu Mg, et d'obtenir ainsi de nouveaux produits à haute résistance mécanique qui montrent également une excellente ténacité et résistance à la fatigue.
Objet de l'invention L'invention a pour objet un prockdé de fabrication de produits corroyés en alliage d'aluminium de type Al-Cu, Al-Cu Mg ou AI-Zn-Cu-Mg à haute ténacité et résistance à la fatigue, comprenant la coulée d'une forme brute (tel qu'une billette de filage, billette de forge ou une plaque de laminage) et la déformation à chaud de ladite forme brute, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on introduit dans ledit alliage entre 0,005 et 0,1 % de baryum.
L'invention a également pour objet un élément de structure pour construction aéronautique, fabriqué à partir d'un produit laminé, filé ou forgé en alliage de type Al-Cu, AI-Cu-Mg ou AI-Zn-Cu-Mg qui contient entre 0,005 et 0,1% de baryum. Un tel produit ou élément de struchue, susceptible d'être obtenu par le procédé
selon la présente invention, peut être utilisé avantageusement dans les applications qui exigent une haute ténacité et / ou une haute résistance à la fatigue, comme par exemple des éléments de voilure extrados ou intrados (peau de voilure), des raidisseurs, longerons, ou nervures, ou des éléments pour cloisons étanches (bulkheads). 5 The object of the present invention is to propose a new method for modifying the morphology of insoluble phases in iron and silicon in alloys of hardening aluminum with structural hardening of type AI-Cu-Mg or Al-Zn Cu Mg, and thus obtain new products with high mechanical strength who also show excellent toughness and fatigue resistance.
Object of the invention The subject of the invention is a method for manufacturing products wrought in aluminum alloy of Al-Cu, Al-Cu Mg or Al-Zn-Cu-Mg type with high tenacity and resistance to fatigue, including casting of a raw form (such as a billet of spinning, forging billet or rolling plate) and hot deformation of said raw form, said method being characterized in that in said alloy between 0.005 and 0.1% barium.
The invention also relates to a structural element for construction aerospace, made from a rolled, spun or forged alloy product Of type Al-Cu, Al-Cu-Mg or Al-Zn-Cu-Mg which contains between 0.005 and 0.1% of barium. A
such product or struchue element, obtainable by the process according to present invention, can be used advantageously in applications who require high toughness and / or high fatigue resistance, such as by example of the extrados or intrados wing elements (wing skin), stiffeners, stringers, or ribs, or elements for bulkheads (Bulkheads).
6 Description des figures La figure 1 montre la morphologie des phases de type AI-Fe-Cu à l'état brut de coulée après dissolution sélective de la matrice dans un alliage 7449 (micrographies obtenues par microscopie électronique à balayage avec un canon à effet de champ (FEG-SEM) :
Alliage 7449 selon l'état de la technique (grandissement : voir la barre correspondant à 3 m en bas à gauche de la légende). Echantillon P4068#66.
La figure 2 montre la morphologie des phases de type AI-Fe-Cu :
Alliage 7449 avec ajout de baryum selon l'invention (grandissement : voir la barre correspondant à 10 m en base à gauche de la légende). Echantillon P4078-1#37.
La figure 3 montre la morphologie des phases de type AI-Fe-Cu dans un échantillon qui montre les deux morphologies à la fois :
Alliage 7449 (avec baryum ajouté) avec coexistence au sein de la même structure d'une forme non modifiée ( sans Ba , à gauche) et d'une forme modifiée (a avec Ba , à droite) de la phase AlFeCu (Si) (grandissement : voir la barre correspondant à 10 m en base à gauche de la légende).
Les figares 4 et 5 montrent la morphologie des phases de type AI-Fe-Cu dans un alliage de type 7449 avec baryum ajouté. On remarque la morphologie "en forme d'oursins" (figure 4) et "en forme de brocolis" (figure 5) des composés eutectiques.
Alliage 7449 (avec baryum ajouté) selon l'invention (grandissement : voir la barre en bas à gauche de la figure 4 qui représente 1 m). Echantillon P4078-1#37.
La figure 6 montre la morphologie des phases de type AI-Fe-Cu sous forme de plaquettes dans un alliage 7449 selon l'état de la technique. Echantillon #66.
La figure 7 donne une comparaison de la ténacité Kapp mesurée sur une éprouvette de type CCT de largeur 406 mm et d'épaisseur 6,35 mm (prélevée à quart d'épaisseur) WO 2006/010816 Description of figures Figure 1 shows the morphology of the phases of type AI-Fe-Cu in the raw state of casting after selective dissolution of the matrix in a 7449 alloy (micrographs obtained by scanning electron microscopy with a field (FEG-SEM):
Alloy 7449 according to the state of the art (magnification: see the bar corresponding to 3 m at the bottom left of the legend). Sample P4068 # 66.
FIG. 2 shows the morphology of the AI-Fe-Cu type phases:
Alloy 7449 with addition of barium according to the invention (magnification: see bar corresponding to 10 m in base to the left of the legend). Sample P4078-1 # 37.
FIG. 3 shows the morphology of the Al-Fe-Cu type phases in a sample which shows both morphologies at once:
Alloy 7449 (with added barium) with coexistence within the same structure an unmodified form (without Ba, left) and a modified form (a with Ba, right) of the AlFeCu (Si) phase (magnification: see the bar corresponding to 10 m in base on the left of the legend).
Figs. 4 and 5 show the morphology of the AI-Fe-Cu phases in a type 7449 alloy with added barium. We notice the morphology "in form of sea urchins "(Figure 4) and" broccoli-shaped "(Figure 5) compounds eutectic.
Alloy 7449 (with added barium) according to the invention (magnification: see bar at the bottom left of Figure 4 which represents 1 m). Sample P4078-# 1 37.
FIG. 6 shows the morphology of the Al-Fe-Cu type phases in the form of platelets in a 7449 alloy according to the state of the art. Sample # 66.
Figure 7 gives a comparison of the Kapp tenacity measured on a test tube CCT type 406 mm wide and 6.35 mm thick (quarter cut thick) WO 2006/01081
7 PCT/FR2005/001572 en fonction de Ro.up, Alliage 7449. On remarque que les produits selon l'invention ( Ba ) ont une meilleare ténacité que les produits selon l'état de la technique ( ref ).
Description de l'invention a) Définitions Sauf mention contraire, toutes les indications relatives à la composition chimique des alliages sont exprimées en pourcent massique. Par conséquent, dans une expression mathématique, 0,4 Zn signifie : 0,4 fois la teneur en zinc, exprimée en pourcent massique ; cela s'applique mutatis mutandis aux autres éléments chimiques. La désignation des alliages suit les règles de The Aluminum Association, connues de l'homme du métier. Les états métallurgiques sont définis dans la norme européenne EN 515. La composition chimique d'alliages d'aluminium normalisés est définie par exemple dans la norme EN 573-3. Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, c'est-à-dire la résistance à la rupture Rm, la limite élastique RpO,Z, et l'allongement à la rupture A, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN 10002-1, l'endroit et le sens du prélèvement des éprouvettes étant définis dans la norme EN 485-1. La résistance à la fatigue est déterminée par un essai selon ASTM E 466, la vitesse de propagation de fissures en fatigue (essai dit da/dn) selon ASTM E 647, et le facteur d'intensité de contrainte critique Kc, Kco ou ICepp selon ASTM E 561. Le terme produit fxlé inclut les produits dits étirés , c'est-à-dire des produits qui sont élaborés par filage suivi d'un étirage.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme européenne EN 12258-1 s'appliquent.
On appelle ici produit corroyé un produit ayant subi une opération de déformation après sa solidification, cette opération de déformation pouvant être, sans que cette liste soit limitative, le laminage, le forgeage, le filage, l'étirage et l'emboutissage.
On appelle ici élément de structure ou élément structural d'une construction mécanique une pièce mécanique dont la défaillance est susceptible de 7 PCT / FR2005 / 001572 according to Ro.up, Alloy 7449. We notice that the products according the invention (Ba) have a higher toughness than the products according to the state of the technical (ref).
Description of the invention a) Definitions Unless otherwise stated, all indications relating to the composition chemical alloys are expressed in percent by mass. Therefore, in a mathematical expression, 0.4 Zn means: 0.4 times the zinc content, expressed in percent by mass; this applies mutatis mutandis to others chemical elements. The designation of alloys follows the rules of The aluminum Association, known to those skilled in the art. Metallurgical states are defined in the European standard EN 515. The chemical composition of alloys aluminum Standardized is defined for example in EN 573-3. Unless mentioned opposite, static mechanical characteristics, that is, resistance to rupture Rm, the elastic limit RpO, Z, and elongation at break A, are determined by A try according to EN 10002-1, the location and direction of test specimens being defined in EN 485-1. Fatigue resistance is determined by a test according to ASTM E 466, the propagation speed of cracks in fatigue (so-called da / dn test) according to ASTM E 647, and the intensity factor of constraint Critical Kc, Kco or ICepp according to ASTM E 561. The term "fixed product" includes the so-called stretched products, ie products that are made by tracking stretching.
Unless otherwise stated, the definitions of the European standard EN 12258-1 apply.
A wrought product is a product which has undergone a deformation after its solidification, this deformation operation being able to to be without that this list is limiting, rolling, forging, spinning, stretching and stamping.
This is called structural element or structural element of a mechanical construction a mechanical part whose failure is likely of
8 mettre en danger la sécurité de ladite construction, de ses utilisateurs, des ses usagers ou d'autrui. Pour un avion, ces éléments de structure comprennent notamment les éléments qui composent le fuselage (tels que la peau de fuselage (fuselage slcin en anglais), les raidisseurs ou lisses de fuselage (stringers), les cloisons étanches (bulkheads), les cadres de fuselage (circumferential frames), les ailes (tels que la peau de voilure (wing skin), les raidisseurs (stringers ou stiffeners), les nervures (ribs) et longerons (spars)) et l'empennage composé notamment de stabilisateurs horizontaux et verticaux (horizontal or vertical stabilisers), ainsi que les profilés de plancher (floor beams), les rails de sièges (seat tracks) et les portes.
On appelle ici structure intégrale la structure d'une partie d'un avion qui a été
conçue de manière à assurer autant que possible la continuité de la matière sur une dimension aussi grande que possible afin de réduire le nombre de points d'assemblage mécaniques. Une structure intégrale peut être fabriquée soit par usinage dans la masse, soit par utilisation de pi8ces de forme obtenues par exemple par filage, forgeage ou moulage, soit encore par soudage d'éléments de structure réalisés en alliages soudables. On obtient ainsi des éléments de structure de taille plus importante et en une seule pièce, sans assemblage ou avec un nombre de points d'assemblage réduit comparé à une strucWue assemblée dans laquelle des tôles, minces ou fortes selon la destination de l'élément de stracture (par exemple :
élément de fuselage ou élément de voilure), sont fixées, le plus souvent par rivetage, sur des raidisseurs et / ou cadres (qui peuvent être fabriqués par usinage à partir de produits filés ou laminés).
b) Description détaillée de l'invention La présente invention peut s'appliquer à tous les alliages à base d'aluminium de corroyage à durcissement structural de type Al-Cu, AI-Cu-Mg ou AI-Zn-Cu Mg.
Plus particulièrement, les alliages de type AI-Cu auxquels la présente invention peut être appliquée sont les alliages comprenant entre 1 et 7% de Cu, et plus particulièrement entre 3 et 5,5% de Cu. L'invention peut être appliquée aux alliages de type AI-Cu-Mg comprenant entre 1 et 7% de Cu et entre 0,2 et 2% de Mg, et plus particulièrement entre 3,5 et 5,5% de Cu et entre 1 et 2% de Mg, étant entendu que la teneur en fer et en silicium ne doit pas dépasser 0,30% pour chacun de ces éléments. 8 endanger the security of the said construction, its users, its users or others. For an airplane, these structural elements include in particular the elements that make up the fuselage (such as fuselage skin slcin en English), stiffeners or stringers (stringers), bulkheads sealed (bulkheads), circumferential frames, wings (such as that the wing skin, stringers or stiffeners, ribs (ribs) and spars) and the empennage composed in particular of stabilizers horizontal and vertical (horizontal or vertical stabilizers), as well as profiles of floor beams, seat rails and doors.
We call here integral structure the structure of a part of an airplane which was designed to ensure as much continuity as possible on a dimension as large as possible to reduce the number of points mechanical assembly. An integral structure may be manufactured either by machining in the mass, either by using shape parts obtained by example by spinning, forging or molding, or by welding elements of structure made of weldable alloys. We thus obtain structural elements of cut larger and in one piece without assembly or with a number of points reduced assembly compared to an assembled strucWue in which sheets, thin or strong depending on the destination of the stracture element (for example:
element fuselage or wing element), are fixed, usually by riveting, on the stiffeners and / or frames (which can be manufactured by machining from products spun or rolled).
b) Detailed description of the invention The present invention is applicable to all aluminum-based alloys of Al-Cu, Al-Cu-Mg or Al-Zn-Cu Mg structural hardening work.
More particularly, the alloys of the AI-Cu type to which the present invention can to be applied are alloys comprising between 1 and 7% Cu, and more particularly between 3 and 5.5% Cu. The invention can be applied to alloys of type AI-Cu-Mg comprising between 1 and 7% of Cu and between 0.2 and 2% of Mg, and more particularly between 3.5 and 5.5% Cu and between 1 and 2% Mg, being understood that the iron and silicon content shall not exceed 0,30% for each of these elements.
9 Ces alliages peuvent contenir d'autres éléments d'alliage et d'impuretés jusqu'à
environ 3% au total. Parmi ces éléments se trouvent le manganèse, le lithium, le zinc.
Par ailleurs, et toujours à titre d'exemple, l'alliage peut également contenir les additions habituelles de zirconium, titane ou chrome. Le procédé selon l'invention peut être appliqué avantageusement aux alliages de type A1-Mg-Cu ou aux alliages de la série 2xxx, notamment à ceux classiquement utilisés en construction aéronautique : 2024, 2024A, 2056, 2022, 2023, 2139, 2124, 2224, 2324, 2424, et leurs variantes. En revanche, on exclut ici les alliages dits de décolletage qui comprennent des ajouts de Pb, Bi ou Sb afin d'obtenir des copeaux à
fractionnement aisé, tels que le 2004, le 2005 et le 2030.
Les alliages de type AI-Zn-Cu Mg auxquels la présente invention peut être appliquée sont les alliages comprenant entre 4 et 14% de zinc, et plus particulièrement entre 7 et 10,5% de zinc, entre 1 et 3% de Cu, et plus particulièrement entre 1,4 et 2,5% de Cu, et entre 1 et 3% de Mg, et plus particulièrement entre 1,7 et 2,8% de Mg, étant entendu que la teneur en fer et en silicium ne doit pas dépasser 0,30% pour chacun de ces éléments. Ces alliages peuvent contenir d'autres éléments d'alliage et d'impuretés jusqu'à 2% au total.
Parmi ces éléments se trouve le manganèse. Par ailleurs, et toujours à titre d'exemple, l'alliage peut également contenir les additions habituelles de zirconium, titane ou chrome. Le procédé selon l'invention peut être appliqué
avantageusement aux alliages de la série 7xxx, notamment à ceux classiquement utilisés en construction aéronautique :: 7010, 7050, 7055, 7056, 7150, 7040, 7075, 7175, 7475, 7049, 7149, 7249, 7349, 7449 et leurs variantes.
Le procédé selon l'invention comprend la coulée d'une forme brute, tel qu'une plaque de laminage, une billette de filage ou une billette de forge, par tout procédé
connu. Cette forme brute est ensuite déformée à chaud, par exemple par laniinage, filage ou forgeage. L'invention n'est pas applicable à des produits élaborés par solidification rapide, i.e. avec une vitesse de solidification typiquement supérieure à
600 C/min, qui conduisent à une microstructure significativement différente.
Le procédé peut comprendre d'autres étapes de traitement therniique ou mécanique, le plus souvent l'homogénéisation, la déformation à froid, la mise en solution, le vieillissement artificiel ou naturel, le recuit intermédiaire ou final.
La demanderesse a constaté de manière surprenante que la présence d'une très 5 faible quantité de baryum neutralise en partie l'effet néfaste du fer et du silicium pour certaines propriétés, comme il sera expliqué ci-dessous. Cela se traduit par une modification morphologique des phases intermétalliques, et notamment de celle des phases intermétalliques au fer (de type Al-Cu-Fe). Les phases intermétalliques eutectiques se trouvent fragmentées (morphologie d'oursins ou de brocolis , 9 These alloys may contain other alloying elements and impurities until about 3% in total. Among these elements are manganese, lithium, zinc.
Moreover, and still by way of example, the alloy may also contain the usual additions of zirconium, titanium or chromium. The process according to the invention can be advantageously applied to alloys of the A1-Mg-Cu type or to alloys of the 2xxx series, particularly those conventionally used in construction aeronautical: 2024, 2024A, 2056, 2022, 2023, 2139, 2124, 2224, 2324, 2424, and their variants. On the other hand, the so-called alloys of bar turning which include additions of Pb, Bi or Sb in order to obtain chips to splitting such as 2004, 2005 and 2030.
Al-Zn-Cu Mg alloys to which the present invention can be applied are alloys comprising between 4 and 14% zinc, and more especially between 7 and 10.5% of zinc, between 1 and 3% of Cu, and more particularly between 1.4 and 2.5% Cu, and between 1 and 3% Mg, and more especially between 1.7 and 2.8% Mg, it being understood that the iron content and in silicon must not exceed 0.30% for each of these elements. These alloys may contain other alloying elements and impurities up to 2%
total.
Among these elements is manganese. Moreover, and always For example, the alloy may also contain the usual additions of zirconium, titanium or chrome. The process according to the invention can be applied advantageously alloys of the 7xxx series, in particular those conventionally used in aeronautical construction :: 7010, 7050, 7055, 7056, 7150, 7040, 7075, 7175, 7475, 7049, 7149, 7249, 7349, 7449 and their variants.
The method according to the invention comprises casting a raw form, such as a rolling plate, a spinning billet or a forge billet, by any process known. This raw form is then deformed hot, for example by laniinage, spinning or forging. The invention is not applicable to elaborate products by fast solidification, ie with a solidification rate typically better than 600 C / min, which lead to a significantly different microstructure.
The method may comprise other stages of thernic or mechanical treatment, the more often homogenization, cold deformation, dissolution, the artificial or natural aging, intermediate or final annealing.
The plaintiff has surprisingly found that the presence of a very 5 small amount of barium partially neutralizes the adverse effect of iron and silicon for certain properties, as will be explained below. This translates by one morphological modification of the intermetallic phases, and in particular of of the iron intermetallic phases (Al-Cu-Fe type). The intermetallic phases eutectics are fragmented (morphology of sea urchins or broccoli,
10 voir figure 2) alors que sans baryum, elles ont une forme plus étendue (morphologie de pétales , de plaquettes ou de feuilles de chou , voir figure 1).
Ces phases eutectiques peuvent être de type Al-Fe-Cu (dans les alliages avec ajout de baryum) ou Al-Fe-Si-Cu (dans les alliages sans ajout de baryum). On observe qu'en présence de baryurn, le silicium semble disparaître des précipités.
Les propriétés du produit qui se trouvent améliorées par le procédé selon l'invention sont notamment la ténacité, la résistance à la fatigue, et la résistance à la propagation de fissures da/dn à haut facteur d'intensité de contrainte àK. Cet effet est particulièrement marqué dans une structure non recristallisée.
Dans un premier mode de réalisation, on ajoute un alliage de baryum avec le silicium. Un alliage de type Si (70%) - Ba (30%) convient ; ce produit est disponible dans le commerce. La teneur en silicium de l'alliage peut être comprise entre 50% et 90%. D'autres alliages du même type contenant en plus du fer jusqu'à une teneur de 20% sont également applicables à l'invention, la teneur en silicium pouvant alors varier entre 30% et 90% et la teneur en baryum pouvant alors varier entre 10 et 40%.
Dans un deuxième mode de réalisation, on ajoute du baryum sous forme métallique ou, de manière préférée sous forme d'un composé intermétallique ou d'alliage avec un ou plusieurs des constituants de l'alliage d'aluminium visé.
A titre d'exemple, un alliage de type Al-Ba ou Zn-Ba convient. Ces composés intermétalliques ou alliages peuvent être obtenus directement par réduction de l'oxyde de baryum BaO avec de l'aluminium ou du zinc selon des procédés connus. 10 see Figure 2) whereas without barium, they have a larger form (morphology petals, platelets or cabbage leaves, see Figure 1).
These phases Eutectics can be of Al-Fe-Cu type (in alloys with addition of barium) or Al-Fe-Si-Cu (in alloys without addition of barium). We observe that presence from baryurn, silicon seems to disappear from precipitates.
The properties of the product which are improved by the process according to the invention include toughness, fatigue resistance, and resistance to crack propagation da / dn at high stress intensity factor K. This effect is particularly marked in a non-recrystallized structure.
In a first embodiment, a barium alloy is added with the silicon. An alloy of Si (70%) - Ba (30%) is suitable; this product is available in the trade. The silicon content of the alloy can be between 50% and 90%. Other alloys of the same type containing in addition iron to a content of 20% are also applicable to the invention, the silicon content being so vary between 30% and 90% and the barium content can then vary between 10 and and 40%.
In a second embodiment, barium is added in the form of metal or, preferably, in the form of an intermetallic compound or alloy with one or more of the constituents of the aluminum alloy referred to.
As for example, an Al-Ba or Zn-Ba alloy is suitable. These compounds intermetallics or alloys can be obtained directly by reducing barium oxide BaO with aluminum or zinc according to known.
11 Dans les deux modes de réalisation, les quantités de baryum utilisés sont très faibles, préférentiellement inférieures à 0,1% et encore plus préférentiellement inférieures à 0,05%. Une valeur comprise entre 0,005% et 0,03% peut convenir.
Lorsque l'on introduit un alliage Ba - Si, il faut tenir compte de la solubilité
relativement faible de cet alliage dans l'aluminium liquide. Le deuxième mode de réalisation est particulièrement intéressant lorsque l'on l'applique à un alliage d'aluminium qui présente une teneur en silicium assez élevée, par exemple de l'ordre de 0,10%. En revanche, le baryum métallique est cher. Le premier mode de réalisation utilise un alliage de baryum moins cher, mais conduit à
l'augmentation de la teneur en silicium et éventuellement de fer dans l'alliage d'aluminium.
Cependant, il est surprenant de constater que cette augmentation de la teneur en silicium et éventuellement de fer ne dégrade pas la ténacité ou la résistance à la fatigue. Cela est lié au fait que le silicium et éventuellement le fer ne sont pas incorporés de la même manière : la morphologie des phases est modifiée de manière significative.
Le procédé selon l'invention permet de fabriquer un demi-produit ou un élément de struchzre en alliage de type AI-Zn-Mg-Cu qui comprend entre 7 et 10,5% de zinc, entre 1,4 et 2,5% de cuivre, et entre 1,7 et 2,8 % de magnésium, tel qu'un alliage 7049, 7149, 7249, 7349 ou 7449, avéc une ténacité K,,pgUM, mesurée selon la norme ASTM E 561 sur une éprouvette de type CCT avec W=406 mm et B = 6,35 mm prélevée à mi-épaisseur, supérieure à 86 MPa~m. Un tel demi-produit ou élément de structure a une limite d'élasticité Rpo.Z(L) supérieure à 600 MPa.
La demanderesse a également observé que le produit selon l'invention résiste mieux à la corrosion exfoliante (essai EXCO), déterminée sur des éprouvettes prélevées à mi-épaisseur, qu'un produit correspondant sans baryum. La résistance à
la corrosion sous contrainte est également légèrement améliorée.
Du fait de ses propriétés mécaniques remarquables, le produit selon l'invention peut avoir de nombreuses utilisations possibles, et il est particulièrement avantageux d'utiliser ledit produit comme élément de structure en construction aéronautique, et notamment comme élément de voilure extrados, comme élément de voilure intrados, 11 In both embodiments, the amounts of barium used are very low, preferentially less than 0.1% and even more preferably less than 0.05%. A value between 0.005% and 0.03% may be suitable.
When introducing a Ba - Si alloy, account must be taken of the solubility relatively low of this alloy in liquid aluminum. The second mode of realization is particularly interesting when applied to a alloy aluminum having a high silicon content, for example order 0.10%. In contrast, the metal barium is expensive. The first mode of realization uses a cheaper barium alloy but leads to the raise of the silicon and optionally iron content in the aluminum alloy.
However, it is surprising to find that this increase in silicon content and iron does not degrade the toughness or resistance to tired. That is related to the fact that silicon and possibly iron are not incorporated in the same way: the morphology of the phases is significantly modified.
The method according to the invention makes it possible to manufacture a half-product or an element alloy struchzre of type AI-Zn-Mg-Cu which comprises between 7 and 10.5% of zinc, between 1.4 and 2.5% copper, and 1.7 to 2.8% magnesium, such as alloy 7049, 7149, 7249, 7349 or 7449, with a tenacity K ,, pgUM, measured according to the standard ASTM E 561 on a CCT specimen with W = 406 mm and B = 6.35 mm taken at mid-thickness, greater than 86 MPa ~ m. Such a half-product or element of structure has a yield strength Rpo.Z (L) greater than 600 MPa.
The Applicant has also observed that the product according to the invention resists better to exfoliating corrosion (EXCO test), determined on specimens taken at mid-thickness, that a corresponding product without barium. The resistance to stress corrosion is also slightly improved.
Due to its remarkable mechanical properties, the product according to the invention have many possible uses, and it is particularly advantageous to use said product as a structural element under construction aeronautics, and especially as an extrados wing element, as a wing element soffit
12 comme élément de peau de voilure, comme raidisseur, comme longeron, comme nervure ou comme élément pour cloisons étanches.
Le procédé selon l'invention présente plusieurs avantages. Le mode d'introduction du baryum selon l'invention évite l'utilisation d'hydrures, qui augmenteraient la teneur résiduelle en hydrogène, susceptible de provoquer des pores dans le métal solidifié. Le baryum neutralise l'effet néfaste du silicium résiduel dans les alliages à durcissement structural à base d'aluminium, ce qui se traduit par une meilleure ténacité, notamment Kic et K. Le baryum améliore également la résistance à la corrosion, et notamment à la corrosion exfoliante.
Dans les exemples qui suivent, on décrit à titre d'illustration des modes de réalisation avantageux de l'invention. Ces exemples n'ont pas de caractère limitatif.
Exempte 1 :
Dans cet essai, on a exploré la possibilité d'introduire du baryum dans un alliage liquide à base d'aluminium par l'ajout d'un alliage de type Si-Ba, et de couler un alliage de type Al-Zn-Cu-Mg contenant du bacyum sous forme de plaques de laminage de taille industrielle. Deux plaques de laminage en d'aluminium de type AI-Zn-Cu-Mg ont été coulées dans des conditions similaires, une avec ajout de baryum sous forme d'un alliage-mère contenant environ 28%Ba et 72% Si (ajouté
à
une température de métal liquide d'environ 750 C), une sans ajout de baryum.
Le métal liquide a été traité avec un mélange Ar + C12. La température de coulée était de 665 C, la vitesse de coulée d'environ 65 mm/min. Le métal a été affiné avec 0,8 kg de AT5B. La section des plaques était de l'ordre de 2150 x 450 mm. La composition chimique, déterminée sur un pion solide obtenu à partir de métal liquide prélevé dans le chenal de coulée, est indiquée au tableau 1. 12 as a sail-skin element, as a stiffener, as a spar, as rib or as part of bulkheads.
The method according to the invention has several advantages. The mode of introduction of barium according to the invention avoids the use of hydrides, which increase the residual hydrogen content which may cause pore in the solidified metal. Barium neutralizes the harmful effect of silicon residual in aluminum-based structural hardening alloys, which translates into by one toughness, especially Kic and K. Barium also improves resistance to corrosion, and in particular to exfoliating corrosion.
In the examples that follow, we will describe by way of illustration advantageous embodiment of the invention. These examples have no character limiting.
Exempt 1:
In this essay, the possibility of introducing barium into a alloy aluminum-based liquid by adding an Si-Ba type alloy, and sink a Al-Zn-Cu-Mg type alloy containing bacyam in the form of industrial size rolling. Two aluminum rolling plates from type AI-Zn-Cu-Mg were cast under similar conditions, one with addition of barium as a parent alloy containing about 28% Ba and 72% Si (added at a liquid metal temperature of about 750 ° C), one without adding barium.
The liquid metal was treated with an Ar + C12 mixture. The casting temperature was from 665 C, the casting speed of about 65 mm / min. The metal has been refined with 0.8 kg AT5B. The section of the plates was of the order of 2150 x 450 mm. The composition chemical, determined on a solid pion obtained from liquid metal taken from the casting channel is shown in Table 1.
13 Tableau 1 : composition chinzique Echantillon Fe Si Cu Mg Zn Zr Ti Ba P4068#66 0,03 0,05 1,76 1,90 7,48 0,11 0,0230 -P4069-2#66 0,11 0,12 1,86 2,03 8,40 0,10 0,0200 0,0100 Une partie du baryum introduit (quelques dizaines de pourcents par rapport à
la quantité mise en oeuvre) a été retrouvée dans les crasses.
Exemple 2:
Un alliage d'aluminium de type 7449 avec ajout d'un alliage contenant environ 52% de silicium et 30% de baryum et 18% de fer a été élaboré (référence P4078-1#37). Sa composition chimique, déterminée sur un pion solide obtenu à partir de métal liquide prélevé dans le chenal de coulée, est indiquée dans le tableau 2.
L'alliage a été affiné avec 0,8 kg/t AT5B et coulé à 685 C avec une vitesse de mm/min en plaques de laminage. Après refroidissement et scalpage, les plaques ont été homogénéisées à 463 C et laminées à chaud à une température comprise entre 420 et 410 C. Les tôles obtenues ont été mises en solution pendant 6 heures à
et ensuite pendant 17 heures à 150 C. Le produit final était de ce fait à
l'état métallurgique T351.
Du fait de l'ajout de l'alliage Si-Ba, la teneur en silicium de l'alliage d'aluminium de type 7449 augmente de 0,04% à 0,09% et celle en Fe augmente de 0,03% à 0,06%
On a également élaboré de manière similaire un alliage 7449 standard, sans baryum (P4013-1-#66). Sa composition chimique, déterminée sur un pion solide obtenu à partir de métal liquide prélevé dans le chenal de coulée, est indiquée dans le tableau 2. 13 Table 1: Chinese composition Sample Fe Si Cu Mg Zn Zr Ti Ba P4068 # 66 0.03 0.05 1.76 1.90 7.48 0.11 0.0230 -P4069-2 # 66 0.11 0.12 1.86 2.03 8.40 0.10 0.0200 0.0100 Part of the barium introduced (a few tens of percent compared to the amount implemented) was found in the dross.
Example 2 An alloy of type 7449 aluminum with the addition of an alloy containing approximately 52% of silicon and 30% of barium and 18% of iron was developed (reference P4078-1 # 37). Its chemical composition, determined on a solid pion obtained from of liquid metal taken from the casting channel is indicated in the table 2.
The alloy was refined with 0.8 kg / t AT5B and cast at 685 C with a mm / min in rolling plates. After cooling and scalping, the plates have homogenized at 463 ° C. and hot-rolled at a temperature between 420 and 410 C. The sheets obtained were dissolved for 6 hours at and then for 17 hours at 150 C. The end product was therefore the state metallurgical T351.
Due to the addition of Si-Ba alloy, the silicon content of the alloy of type 7449 aluminum increases from 0.04% to 0.09% and that in Fe increases by 0.03% to 0.06%
Similarly, a standard 7449 alloy has been similarly barium (P4013-1- # 66). Its chemical composition, determined on a solid pion obtained from liquid metal taken from the casting channel, is indicated in the table 2.
14 Tableau 2 : composition chimique Echantillon Fe Si Cu Mg Zn Zr Ti Ba P4078-1437 0,06 0,09 1,84 1,94 8,72 0,12 0,019 0,023 P4013-1-#66 0,03 0,04 1,83 2,20 8,29 0,12 -La microstructure de l'échantillon avec baryum ajouté fait apparaître des composés eutectiques "en forme d'oursins" (figure 4) ou "en forme de brocolis"
(voir figure 5). La microstructure de l'échantillon sans baryum ajouté fait apparaître des composés eutectiques sous forme de plaquettes (figure 6).
Les caractéristiques mécaniques statiques ont été mesurées à l'état T79 sur une tôle d'épaissear 40 mm. La ténacité K.pp(L_T) a été mesurée sur une éprouvette de type CCT avec W 406 et B=6,35 mm Tableau 3 : Caractéristiques mécaniques P4013-1-#66 P4078-1#37 (avec baryum) (sans baryum) 1/4 ép '/2 ép '/ ep '/2 ep Unité
Rpo,i (L) 595 622 609 622 MPa Rpo,z (Ur) 590 601 611 608 1VIPa Rõp 610 643 628 647 MPa Rõ(L-D 609 617 636 631 IVIPa Rpoj (M 573 575 MPa R,o (TC) 622 626 MPa A% (L) 11,6 10,4 10,3 9,7 %
A% (TL) 10,7 9,9 8,7 8,6 %
A% (TC) 4,4 5,7 %
KiC (T L) 22,3 20,9 MPa m Klo (UT) 23,3 23 MPa m KaPP (L.'D 69,3 91,6 54,3 83,9 MPa m KOff (4T) 73,6 98,8 58,6 90,3 MPa m Les résultats de la résistance à la corrosion exfoliante (EXCO) déterminée sur des éprouvettes prélevées à mi-épaisseur montrent que l'alliage 7449 avec baryunn (performance EXCO : EA) résiste mieux à la corrosion exfoliante que le produit de référence sans baryum (perfornaance EXCO : EB). La résistance à la corrosion sous 10 contrainte est également légèrement améliorée. 14 Table 2: Chemical Composition Sample Fe Si Cu Mg Zn Zr Ti Ba P4078-1437 0.06 0.09 1.84 1.94 8.72 0.12 0.019 0.023 P4013-1- # 66 0.03 0.04 1.83 2.20 8.29 0.12 -The microstructure of the sample with added barium shows Eutectic "sea urchin-shaped" compounds (Figure 4) or "broccoli-shaped"
(see Figure 5). The microstructure of the added barium-free sample makes appear from eutectic compounds in the form of platelets (Figure 6).
The static mechanical characteristics were measured at T79 on a sheet of thickear 40 mm. The toughness K.pp (L_T) was measured on a test tube type CCT with W 406 and B = 6.35 mm Table 3: Mechanical characteristics P4013-1- # 66 P4078-1 # 37 (with barium) (without barium) 1/4 ep '/ 2 ep' / ep '/ 2 ep Unit Rpo, i (L) 595 622 609 622 MPa Rpo, z (Ur) 590 601 611 608 1VIPa Rõp 610 643 628 647 MPa Rõ (LD 609 617 636 631 IVIPa Rpoj (M 573,575 MPa R, o (TC) 622 626 MPa A% (L) 11.6 10.4 10.3 9.7%
A% (TL) 10.7 9.9 8.7 8.6%
A% (TC) 4.4 5.7%
KiC (TL) 22.3 20.9 MPa m Klo (UT) 23.3 23 MPa m KaPP (L.'D 69.3 91.6 54.3 83.9 MPa m KOff (4T) 73.6 98.8 58.6 90.3 MPa m The results of Exfoliation Corrosion Resistance (EXCO) determined on of the samples taken at mid-thickness show that the alloy 7449 with baryunn (EXCO performance: EA) is more resistant to exfoliating corrosion than the product of Barium free reference (EXCO: EB perforation). Corrosion resistance under 10 stress is also slightly improved.
Claims (15)
base d'aluminium comprend entre 7 et 10,5% de zinc, entre 1,4 et 2,5% de cuivre, et entre 1,7 et 2,8 % de magnésium. 6. Method according to claim 5, characterized in that said alloy liquid to aluminum base comprises between 7 and 10.5% of zinc, between 1.4 and 2.5% of copper, and between 1.7 and 2.8% magnesium.
par les alliages 7010, 7050, 7055, 7056, 7150, 7040, 7075, 7175, 7475, 7049, 7149, 7249, 7349 et 7449. 7. Method according to claim 5 or 6, characterized in that the alloy liquid aluminum-based barium is selected from the group form by the alloys 7010, 7050, 7055, 7056, 7150, 7040, 7075, 7175, 7475, 7049, 7149, 7249, 7349 and 7449.
de cuivre. The method of claim any one of claims 1 to 4, characterized in that said aluminum-based liquid alloy comprises between 1 and 7%
of copper.
base d'aluminium comprend en plus entre 0,2 et 2 % de magnésium. 9. Method according to claim 8, characterized in that said alloy liquid to Aluminum base additionally comprises between 0.2 and 2% magnesium.
base d'aluminium auquel est ajouté le baryum est sélectionné dans le groupe formé
par les alliages 2024, 2024A, 2056, 2022, 2023, 2139, 2124, 2224, 2324, 2424, 2524. 11. Process according to claim 8, characterized in that the liquid alloy at aluminum base to which barium is added is selected from the group form by the alloys 2024, 2024A, 2056, 2022, 2023, 2139, 2124, 2224, 2324, 2424, 2524.
Rp0.2(L) est supérieure à 600 MPa. 14. Wrought product obtainable by the process according to a any of claims 6, 7, or 13, characterized in that its limit elastic Rp0.2 (L) is greater than 600 MPa.
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