CA2798480A1 - Alliage aluminium-cuivre-lithium pour element d'intrados - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un alliage à base d'aluminium comprenant, en % en poids, 2,1 à 2,4 % de Cu, 1,3 à 1,6% de Li, 0,1 à 0,51 de Ag, 0,2 à 0,6 % de Mg, 0,05 à 0,15 % de Zr, 0,1 à 0,5 % de Mn, 0,01 à 0,12 % de Ti, optionnellement au moins un élément choisi parmi Cr, Se, et Hf, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,3% pour Cr et pour Se, 0,05 à 0,5% pour Hf, une quantité de Fe et de Si inférieure ou égale à 0,1 chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05 chacune et 0,15 au total. L'alliage permet la réalisation de produits filés, laminés et/ou forgés particulièrement adaptés à la fabrication d'éléments d'intrados d'aile d'avion.
Description
ALLIAGE ALUMINIUM-CUIVRE-LITHIUM POUR ELEMENT
D'INTRADOS
Domaine de l'invention La présente invention concerne en général des produits en alliages d'aluminium et, plus particulièrement, de tels produits, leurs procédés de fabrication et d'utilisation, en particulier dans l'industrie aérospatiale.
Etat de la technique Un effort de recherche continu est réalisé afin de développer des matériaux qui puissent simultanément réduire le poids et augmenter, l'efficacité des structures d'avions à hautes performances. Les alliages aluminium-lithium (AlLi) sont très intéressants à cet égard, car le lithium peut réduire la densité de l'aluminium de 3 % et augmenter le module d'élasticité
de 6 % pour chaque pourcent en poids de lithium ajouté.
Le brevet US 5,032,359 décrit une vaste famille d'alliages aluminium-cuivre-lithium dans lesquels l'addition de magnésium et d'argent, en particulier entre 0,3 et 0,5 pôurcent en poids, permet d'augmenter la résistance mécanique.
Le brevet US 5.,198,045 décrit une famille d'alliages comprenant (en % en poids) (2,4-3,5)Cu, (1,35-1,8)Li, (0,25-0,65)Mg, (0,25-0,65)Ag, (0,08-0,25) Zr. Les produits corroyés fabriqués avec ces alliages combinent une densité inférieure à 2,64 g/cm3 et un compromis
D'INTRADOS
Domaine de l'invention La présente invention concerne en général des produits en alliages d'aluminium et, plus particulièrement, de tels produits, leurs procédés de fabrication et d'utilisation, en particulier dans l'industrie aérospatiale.
Etat de la technique Un effort de recherche continu est réalisé afin de développer des matériaux qui puissent simultanément réduire le poids et augmenter, l'efficacité des structures d'avions à hautes performances. Les alliages aluminium-lithium (AlLi) sont très intéressants à cet égard, car le lithium peut réduire la densité de l'aluminium de 3 % et augmenter le module d'élasticité
de 6 % pour chaque pourcent en poids de lithium ajouté.
Le brevet US 5,032,359 décrit une vaste famille d'alliages aluminium-cuivre-lithium dans lesquels l'addition de magnésium et d'argent, en particulier entre 0,3 et 0,5 pôurcent en poids, permet d'augmenter la résistance mécanique.
Le brevet US 5.,198,045 décrit une famille d'alliages comprenant (en % en poids) (2,4-3,5)Cu, (1,35-1,8)Li, (0,25-0,65)Mg, (0,25-0,65)Ag, (0,08-0,25) Zr. Les produits corroyés fabriqués avec ces alliages combinent une densité inférieure à 2,64 g/cm3 et un compromis
2 entre la résistance mécanique et la ténacité
intéressant.
Le brevet US 7,229,509 décrit une famille d'alliages comprenant (en % en poids) (2,5-5,5)Cu, (0,1-2,5) Li, (0,2-1,0) Mg, (0,2-0,8) Ag, (0,2-0,8) Mn, (jusque 0,4) Zr ou d'autres affinants tels que Cr, Ti, Hf, Sc et V.
Les exemples présentés ont un compromis entre la résistance mécanique et la ténacité amélioré mais leur densité est supérieure à 2,7 g/cm3.
Le brevet EP 1,966,402 décrit un alliage ne contenant pas de zirconium destiné à des tôles de fuselage de structure essentiellement recristallisée comprenant (en % en poids) (2,1-2,8)Cu, (1,1-1,7) Li, (0,2-0,6) Mg, (0,1-0,8) Ag, (0,2-0,6) Mn.
Le brevet EP 1,891,247 décrit un alliage destiné à des tôles de fuselage comprenant (en % en poids) (3,0-
intéressant.
Le brevet US 7,229,509 décrit une famille d'alliages comprenant (en % en poids) (2,5-5,5)Cu, (0,1-2,5) Li, (0,2-1,0) Mg, (0,2-0,8) Ag, (0,2-0,8) Mn, (jusque 0,4) Zr ou d'autres affinants tels que Cr, Ti, Hf, Sc et V.
Les exemples présentés ont un compromis entre la résistance mécanique et la ténacité amélioré mais leur densité est supérieure à 2,7 g/cm3.
Le brevet EP 1,966,402 décrit un alliage ne contenant pas de zirconium destiné à des tôles de fuselage de structure essentiellement recristallisée comprenant (en % en poids) (2,1-2,8)Cu, (1,1-1,7) Li, (0,2-0,6) Mg, (0,1-0,8) Ag, (0,2-0,6) Mn.
Le brevet EP 1,891,247 décrit un alliage destiné à des tôles de fuselage comprenant (en % en poids) (3,0-
3,4)Cu, (0,8-1,2) Li, (0,2-0,6) Mg, (0,2-0,5) Ag et au moins un élément parmi Zr, Mn, Cr, Sc, Hf et Ti, dans lequel les teneurs en Cu et en Li répondent à la condition Cu + 5/3 Li < 5,2.
Le brevet US 5,455,003 décrit un procédé de production d'alliages aluminium-cuivre-lithium présentant des propriétés améliorées de résistance mécanique et ténacité à température cryogénique. Ce procédé
s'applique notamment à un alliage comprenant (en % en poids) (2,0-6,5)Cu, (0,2-2,7) Li, (0-4,0) Mg, (0-4,0) Ag, (0-3,0) Zn.
La demande internationale WO 2010/055225 décrit un procédé de fabrication dans lequel on élabore un bain de métal liquide comprenant 2,0 à 3,5 en poids de Cu, 1,4 à 1,8 % en poids de Li, 0,1 à 0,5 % en poids d'Ag, 0, 1 à 1,0 % en poids de Mg, 0,05 à 0,18 % en poids de Zr, 0, 2 à 0, 6 % en poids de Mn et au moins un élément choisi parmi Cr, Sc, Hf et Ti, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf et de 0,01 à 0,15 % en poids pour Ti, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables ; on coule une forme brute à partir du bain de métal liquide et on homogénéise ladite forme brute à une température comprise entre 515 C et 525 C de façon à ce que le temps équivalent à 520 C pour l'homogénéisation soit compris entre 5 et 20 heures.
On connait par ailleurs l'alliage AA2196 comprenant (en en poids) (2,5-3,3)Cu, (1,4-2,1) Li, (0,25-0,8) Mg, (0,25-0,6) Ag, (0,04-0,18) Zr et au plus 0,35 Mn.
Certaines pièces destinées à la construction aéronautique nécessitent un compromis de propriétés particulier que ces alliages connus ne permettent pas d'atteindre. Notamment, les pièces utilisées dans la fabrication d'intrados d'aile d'avion nécessitent une ténacité très élevée et une résistance mécanique.
néanmoins suffisante. Il est nécessaire que ces propriétés soient stables thermiquement, c'est-à-dire qu'elles n'évoluent pas significativement lors d'un traitement de vieillissement à une température telle que 85 C. Obtenir l'ensemble de ces propriétés
Le brevet US 5,455,003 décrit un procédé de production d'alliages aluminium-cuivre-lithium présentant des propriétés améliorées de résistance mécanique et ténacité à température cryogénique. Ce procédé
s'applique notamment à un alliage comprenant (en % en poids) (2,0-6,5)Cu, (0,2-2,7) Li, (0-4,0) Mg, (0-4,0) Ag, (0-3,0) Zn.
La demande internationale WO 2010/055225 décrit un procédé de fabrication dans lequel on élabore un bain de métal liquide comprenant 2,0 à 3,5 en poids de Cu, 1,4 à 1,8 % en poids de Li, 0,1 à 0,5 % en poids d'Ag, 0, 1 à 1,0 % en poids de Mg, 0,05 à 0,18 % en poids de Zr, 0, 2 à 0, 6 % en poids de Mn et au moins un élément choisi parmi Cr, Sc, Hf et Ti, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf et de 0,01 à 0,15 % en poids pour Ti, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables ; on coule une forme brute à partir du bain de métal liquide et on homogénéise ladite forme brute à une température comprise entre 515 C et 525 C de façon à ce que le temps équivalent à 520 C pour l'homogénéisation soit compris entre 5 et 20 heures.
On connait par ailleurs l'alliage AA2196 comprenant (en en poids) (2,5-3,3)Cu, (1,4-2,1) Li, (0,25-0,8) Mg, (0,25-0,6) Ag, (0,04-0,18) Zr et au plus 0,35 Mn.
Certaines pièces destinées à la construction aéronautique nécessitent un compromis de propriétés particulier que ces alliages connus ne permettent pas d'atteindre. Notamment, les pièces utilisées dans la fabrication d'intrados d'aile d'avion nécessitent une ténacité très élevée et une résistance mécanique.
néanmoins suffisante. Il est nécessaire que ces propriétés soient stables thermiquement, c'est-à-dire qu'elles n'évoluent pas significativement lors d'un traitement de vieillissement à une température telle que 85 C. Obtenir l'ensemble de ces propriétés
4 simultanément avec la densité la plus basse possible constitue un compromis de propriétés désirables.
Il existe un besoin concernant un alliage en Al-Cu-Li stable thermiquement, de faible densité et de ténacité
très élevée avec cependant une résistance mécanique suffisante, pour des applications aéronautiques et en particulier pour des applications d'éléments de voilure intrados.
Objet de l'invention Un premier objet de l'invention est un alliage à base d'aluminium comprenant 2,1 à 2,4 % en poids de Cu, 1,3 à 1,6 % en poids de Li, 0,1 à 0,5 % en poids de Ag, 0,2 à 0,6 % en poids de Mg, 0,05 à 0,15 % en poids de Zr, 0,1 à 0,5 % en poids de Mn, 0,01 à 0,12 % en poids de Ti optionnellement au moins un élément choisi parmi Cr, Sc, et Hf, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf, une quantité de Fe et de Si inférieure ou égale à 0,1 %
en poids chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total.
Un deuxième objet de l'invention est un produit filé
laminé et/ou forgé comprenant un alliage selon l'invention.
Il existe un besoin concernant un alliage en Al-Cu-Li stable thermiquement, de faible densité et de ténacité
très élevée avec cependant une résistance mécanique suffisante, pour des applications aéronautiques et en particulier pour des applications d'éléments de voilure intrados.
Objet de l'invention Un premier objet de l'invention est un alliage à base d'aluminium comprenant 2,1 à 2,4 % en poids de Cu, 1,3 à 1,6 % en poids de Li, 0,1 à 0,5 % en poids de Ag, 0,2 à 0,6 % en poids de Mg, 0,05 à 0,15 % en poids de Zr, 0,1 à 0,5 % en poids de Mn, 0,01 à 0,12 % en poids de Ti optionnellement au moins un élément choisi parmi Cr, Sc, et Hf, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf, une quantité de Fe et de Si inférieure ou égale à 0,1 %
en poids chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total.
Un deuxième objet de l'invention est un produit filé
laminé et/ou forgé comprenant un alliage selon l'invention.
5 Encore un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un produit selon l'invention dans lequel:
(a) on coule une forme brute en alliage selon l'invention, (b) on homogénéise ladite forme brute à 480 à 540 C
pendant 5 à 60 heures, (c) on déforme à chaud par filage, laminage et/ou forgeage ladite forme brute avec une température initiale de déformation à chaud de 400 à 500 C pour obtenir un produit filé laminé et/ou forgé, (d) on met en solution ledit produit à 490 à 530 C
pendant 15 minutes à 8 heures, (e) on trempe, (f) on tractionne de façon contrôlée ledit produit avec une déformation permanente de 1 à 5 %, (g) on réalise un revenu dudit produit par chauffage à
120 à 170 C pendant 5 à 100 heures.
Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation d'un produit selon l'invention comme élément d'intrados d'aile d'avion.
Description des figures Figure 1. Forme du profilé de l'exemple 1. Les cotes sont indiquées en mm. L'épaisseur de la semelle est 26,3 mm.
(a) on coule une forme brute en alliage selon l'invention, (b) on homogénéise ladite forme brute à 480 à 540 C
pendant 5 à 60 heures, (c) on déforme à chaud par filage, laminage et/ou forgeage ladite forme brute avec une température initiale de déformation à chaud de 400 à 500 C pour obtenir un produit filé laminé et/ou forgé, (d) on met en solution ledit produit à 490 à 530 C
pendant 15 minutes à 8 heures, (e) on trempe, (f) on tractionne de façon contrôlée ledit produit avec une déformation permanente de 1 à 5 %, (g) on réalise un revenu dudit produit par chauffage à
120 à 170 C pendant 5 à 100 heures.
Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation d'un produit selon l'invention comme élément d'intrados d'aile d'avion.
Description des figures Figure 1. Forme du profilé de l'exemple 1. Les cotes sont indiquées en mm. L'épaisseur de la semelle est 26,3 mm.
6 Description de l'invention Sauf mention contraire, toutes les indications concernant la composition chimique des alliages sont exprimées comme un pourcentage en poids basé sur le poids total de l'alliage. La désignation des alliages se fait en conformité avec les règlements de The Aluminium Association, connus de l'homme du métier. La densité dépend de la composition et est déterminée par calcul plutôt que par une méthode de mesure de poids.
Les valeurs sont calculées en conformité avec la procédure de The Aluminium Association, qui est décrite pages 2-12 et 2-13 de Aluminum Standards and Data .
Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515.
Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, en d'autres termes la résistance à la rupture ultime Rm, la limite d'élasticité en traction RPO,2 et l'allongement à la rupture A, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN 10002-1 ou NF EN ISO 6892-1, l'emplacement auquel les pièces sont prises et leur sens étant définis par la norme EN 485-1.
Le facteur d'intensité de contrainte (KQ) est déterminé
selon la norme ASTM E 399. Ainsi, la proportion des éprouvettes définie au paragraphe 7.2.1 de cette norme est toujours vérifiée de même que la procédure générale définie au paragraphe 8. La norme ASTM E 399 donne aux paragraphes 9.1.3 et 9.1.4 des critères qui permettent de déterminer si KQ est une valeur valide de K1C. Ainsi, une valeur Kic est toujours une valeur KQ la réciproque n'étant pas vraie. Dans le cadre de l'invention, les critères des paragraphes 9.1.3 et 9.1.4 de la norme
Les valeurs sont calculées en conformité avec la procédure de The Aluminium Association, qui est décrite pages 2-12 et 2-13 de Aluminum Standards and Data .
Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515.
Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, en d'autres termes la résistance à la rupture ultime Rm, la limite d'élasticité en traction RPO,2 et l'allongement à la rupture A, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN 10002-1 ou NF EN ISO 6892-1, l'emplacement auquel les pièces sont prises et leur sens étant définis par la norme EN 485-1.
Le facteur d'intensité de contrainte (KQ) est déterminé
selon la norme ASTM E 399. Ainsi, la proportion des éprouvettes définie au paragraphe 7.2.1 de cette norme est toujours vérifiée de même que la procédure générale définie au paragraphe 8. La norme ASTM E 399 donne aux paragraphes 9.1.3 et 9.1.4 des critères qui permettent de déterminer si KQ est une valeur valide de K1C. Ainsi, une valeur Kic est toujours une valeur KQ la réciproque n'étant pas vraie. Dans le cadre de l'invention, les critères des paragraphes 9.1.3 et 9.1.4 de la norme
7 PCT/FR2011/000290 ASTM E399 ne sont pas toujours vérifiés, cependant pour une géométrie d'éprouvette donnée, les valeurs de KQ présentées sont toujours comparables entre elles, la géométrie d'éprouvette permettant d'obtenir une valeur valide de Klc n'étant pas toujours accessible compte tenu des contraintes liées aux dimensions des tôles ou profilés. Dans le cadre de l'invention, l'épaisseur de l'éprouvette choisie est une épaisseur jugée adaptée par l'homme du métier pour obtenir une valeur valide de Klc.
Les valeurs du facteur d'intensité de contrainte apparent à la rupture (Kapp) et du facteur d'intensité
de contrainte à la rupture (Kj sont telles que définies dans la norme ASTM E561.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN
12258 s'appliquent. L'épaisseur des profilés est définie selon la norme EN 2066 :2001 la section transversale est divisée en rectangles élémentaires de dimensions A et B ; A étant toujours la plus grande dimension du rectangle élémentaire et B pouvant être considéré comme l'épaisseur du rectangle élémentaire.
La semelle est le rectangle élémentaire présentant la plus grande dimension A.
On appelle ici élément de structure ou élément structural d'une construction mécanique une pièce mécanique pour laquelle les propriétés mécaniques statiques et/ou dynamiques. sont particulièrement importantes pour la performance de la structure, et pour laquelle un calcul de structure est habituellement prescrit ou réalisé. Il s'agit typiquement d'éléments dont la défaillance est susceptible de mettre en danger la sécurité de ladite construction, de ses
Les valeurs du facteur d'intensité de contrainte apparent à la rupture (Kapp) et du facteur d'intensité
de contrainte à la rupture (Kj sont telles que définies dans la norme ASTM E561.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN
12258 s'appliquent. L'épaisseur des profilés est définie selon la norme EN 2066 :2001 la section transversale est divisée en rectangles élémentaires de dimensions A et B ; A étant toujours la plus grande dimension du rectangle élémentaire et B pouvant être considéré comme l'épaisseur du rectangle élémentaire.
La semelle est le rectangle élémentaire présentant la plus grande dimension A.
On appelle ici élément de structure ou élément structural d'une construction mécanique une pièce mécanique pour laquelle les propriétés mécaniques statiques et/ou dynamiques. sont particulièrement importantes pour la performance de la structure, et pour laquelle un calcul de structure est habituellement prescrit ou réalisé. Il s'agit typiquement d'éléments dont la défaillance est susceptible de mettre en danger la sécurité de ladite construction, de ses
8 utilisateurs, de 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 skin 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.
D'une manière inattendue, les inventeurs ont découvert que la faible teneur en cuivre combinée à l'addition simultanée de manganèse et de zirconium permettait d'obtenir une ténacité très élevée pour des alliages aluminium-cuivre-lithium dont la densité est inférieure à 2,66 g/cm3.
La teneur en cuivre de l'alliage pour lequel l'effet surprenant est observé est comprise entre 2,1 et 2,4%
en poids ou même entre 2,10 et 2.40 en poids, de manière préférée entre 2,12 ou 2,20 et 2.37% ou 2,30%
en poids.
La teneur en lithium est comprise entre 1,3 et 1,6% ou même entre 1,30 et 1,60% en poids. Dans un mode de réalisation avantageux la teneur en lithium est comprise entre 1,35 et 1,55 % en poids.
La teneur en argent est comprise entre 0, 1 et 0, 5% en poids. Les présents inventeurs ont constaté qu'une quantité importante d'argent n'est pas nécessaire pour
D'une manière inattendue, les inventeurs ont découvert que la faible teneur en cuivre combinée à l'addition simultanée de manganèse et de zirconium permettait d'obtenir une ténacité très élevée pour des alliages aluminium-cuivre-lithium dont la densité est inférieure à 2,66 g/cm3.
La teneur en cuivre de l'alliage pour lequel l'effet surprenant est observé est comprise entre 2,1 et 2,4%
en poids ou même entre 2,10 et 2.40 en poids, de manière préférée entre 2,12 ou 2,20 et 2.37% ou 2,30%
en poids.
La teneur en lithium est comprise entre 1,3 et 1,6% ou même entre 1,30 et 1,60% en poids. Dans un mode de réalisation avantageux la teneur en lithium est comprise entre 1,35 et 1,55 % en poids.
La teneur en argent est comprise entre 0, 1 et 0, 5% en poids. Les présents inventeurs ont constaté qu'une quantité importante d'argent n'est pas nécessaire pour
9 obtenir l'amélioration souhaitée dans le compromis entre la résistance mécanique et la tolérance aux dommages. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, la teneur en argent est comprise entre 0,15 et 0,35 % en poids. Dans un mode de réalisation de l'invention, qui présente l'avantage de minimiser la densité, la teneur en argent est au plus de 0, 25 % en poids.
La teneur en magnésium est comprise entre 0,2 et 0.6%
en poids et de manière préférée elle est inférieure à
0,4 % en poids.
L'addition simultanée de zirconium et de manganèse est une caractéristique essentielle de l'invention. La teneur en zirconium doit être comprise entre 0,05 et 0,15 % en poids et la teneur en manganèse doit être comprise entre 0,1 et 0,5 % en poids.
L'alliage contient également de 0,01 à 0,12 % en poids de Ti de façon à contrôler la taille de grain lors de la coulée.
L'alliage selon l',invention peut également contenir optionnellement au moins un élément choisi parmi Cr, Sc, et Hf, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf.
Il est préférable de limiter la teneur des impuretés inévitables de l'alliage de façon à atteindre les propriétés de tolérance aux dommages les plus favorables. Les impuretés inévitables comprennent le fer et le silicium, ces éléments ont une teneur inférieure à 0,1 % en poids chacun et de préférence une teneur inférieure à 0,08 % en poids et 0,06 % en poids pour le fer et le silicium, respectivement, les autres impuretés ont une teneur inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15 % en poids au total. Par ailleurs la teneur en zinc est de préférence inférieure à 0,04 % en poids.
De préférence, la composition est ajustée de façon à
5 obtenir une densité à température ambiante inférieure à
2,65 g/cm3, de manière encore plus préférée inférieure à 2,64 g/cm3 voire dans certains cas inférieure à 2,63 g/cm3.
La teneur en magnésium est comprise entre 0,2 et 0.6%
en poids et de manière préférée elle est inférieure à
0,4 % en poids.
L'addition simultanée de zirconium et de manganèse est une caractéristique essentielle de l'invention. La teneur en zirconium doit être comprise entre 0,05 et 0,15 % en poids et la teneur en manganèse doit être comprise entre 0,1 et 0,5 % en poids.
L'alliage contient également de 0,01 à 0,12 % en poids de Ti de façon à contrôler la taille de grain lors de la coulée.
L'alliage selon l',invention peut également contenir optionnellement au moins un élément choisi parmi Cr, Sc, et Hf, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf.
Il est préférable de limiter la teneur des impuretés inévitables de l'alliage de façon à atteindre les propriétés de tolérance aux dommages les plus favorables. Les impuretés inévitables comprennent le fer et le silicium, ces éléments ont une teneur inférieure à 0,1 % en poids chacun et de préférence une teneur inférieure à 0,08 % en poids et 0,06 % en poids pour le fer et le silicium, respectivement, les autres impuretés ont une teneur inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15 % en poids au total. Par ailleurs la teneur en zinc est de préférence inférieure à 0,04 % en poids.
De préférence, la composition est ajustée de façon à
5 obtenir une densité à température ambiante inférieure à
2,65 g/cm3, de manière encore plus préférée inférieure à 2,64 g/cm3 voire dans certains cas inférieure à 2,63 g/cm3.
10 La combinaison de propriétés désirables : une faible densité, une ténacité élevée et une résistance mécanique suffisante est difficile à obtenir simultanément. Dans le cadre de l'invention, il est possible de manière surprenante de combiner une faible densité avec un compromis de propriétés mécaniques très avantageux.
L'alliage selon l'invention peut être utilisé pour fabriquer des produits filés, laminés et/ou forgés.
D'une manière avantageuse, l'alliage selon l'invention est utilisé pour fabriquer des tôles.
Les produits selon l'invention ont de préférence une structure essentiellement non recristallisée, présentant un taux de recristallisation inférieur à 30%
et préférentiellement inférieur à 15%.
Les produits filés et en particulier les profilés filés obtenus par le procédé selon l'invention sont avantageux. Les profilés épais, c'est-à-dire dont l'épaisseur d'au moins un rectangle élémentaire est supérieure à 8 mm, et de préférence supérieure à 12 mm, voire 15 mm sont les plus avantageux.
L'alliage selon l'invention peut être utilisé pour fabriquer des produits filés, laminés et/ou forgés.
D'une manière avantageuse, l'alliage selon l'invention est utilisé pour fabriquer des tôles.
Les produits selon l'invention ont de préférence une structure essentiellement non recristallisée, présentant un taux de recristallisation inférieur à 30%
et préférentiellement inférieur à 15%.
Les produits filés et en particulier les profilés filés obtenus par le procédé selon l'invention sont avantageux. Les profilés épais, c'est-à-dire dont l'épaisseur d'au moins un rectangle élémentaire est supérieure à 8 mm, et de préférence supérieure à 12 mm, voire 15 mm sont les plus avantageux.
11 Avantageusement, les profilés épais selon l'invention comprennent - une limite d'élasticité RpO,2 dans le sens L d'au moins 390 MPa et de préférence d'au moins 400 MPa et de manière encore plus préférée d'au moins 430 MPa et - une ténacité KQ(L-T), d'au moins 64 MPaJ et de préférence d'au moins 65 MPa J.
L'alliage selon l'invention' est particulièrement avantageux pour obtenir des produits laminés à très haute ténacité. Parmi, les produits laminés, les tôles fortes dont l'épaisseur est au moins de 14 mm et de préférences d'au moins 20 mm et/ou au plus 100 mm et de préférence au plus 60 mm sont avantageuses.
Avantageusement, les tôles fortes selon l'invention comprennent à mi-épaisseur à l'état T84 (a) pour une épaisseur comprise entre 20 mm et 40 mm une limite d'élasticité RPO,2 dans le sens L d'au moins 410 MPa et de préférence d'au moins 420 MPa et une ténacité KQ(L-T), d'au moins 45 MPa ' et de préférence d'au moins 47 MPa _~_M.
(b) pour une épaisseur comprise entre 40 mm et 80 mm une limite d'élasticité RPO,2 dans le sens L d'au moins 380 MPa et de préférence d'au moins 390 MPa et une ténacité KQ(L-T), d'au moins 45 MPaJ et de préférence d'au moins 50 MPa '.
L'alliage selon l'invention' est particulièrement avantageux pour obtenir des produits laminés à très haute ténacité. Parmi, les produits laminés, les tôles fortes dont l'épaisseur est au moins de 14 mm et de préférences d'au moins 20 mm et/ou au plus 100 mm et de préférence au plus 60 mm sont avantageuses.
Avantageusement, les tôles fortes selon l'invention comprennent à mi-épaisseur à l'état T84 (a) pour une épaisseur comprise entre 20 mm et 40 mm une limite d'élasticité RPO,2 dans le sens L d'au moins 410 MPa et de préférence d'au moins 420 MPa et une ténacité KQ(L-T), d'au moins 45 MPa ' et de préférence d'au moins 47 MPa _~_M.
(b) pour une épaisseur comprise entre 40 mm et 80 mm une limite d'élasticité RPO,2 dans le sens L d'au moins 380 MPa et de préférence d'au moins 390 MPa et une ténacité KQ(L-T), d'au moins 45 MPaJ et de préférence d'au moins 50 MPa '.
12 Les produits selon l'invention présentent une ténacité
très élevée. Les inventeurs suspectent que la présence simultanée de Zr et Mn, qui agissent tous deux sur le contrôle de la structure granulaire, permet d'obtenir une structure essentiellement non-recristallisée très favorable, en particulier pour les épaisseurs préférées des produits laminés et filés.
Les produits selon l'invention sont obtenus par un procédé comprenant les étapes de coulée, homogénéisation, déformation à chaud, mise en solution, trempe, détensionnement et revenu.
La température d'homogénéisation est de préférence située entre 480 et 540 C pendant 5 à 60 heures. De manière préférée, la température d'homogénéisation est comprise entre 515 C et 525 C de façon à ce que le temps équivalent t(eq) à 520 C pour l'homogénéisation soit compris entre 5 et 20 heures et de préférence entre 6 et 15 heures. Le temps équivalent t(eq) à 520 C est défini par la formule Jexp(-26100 / T) dt t(eq) =
exp(-26100 / Tref) où T (en Kelvin) est la température instantanée de traitement, qui évolue avec le temps t(en heures), et Tref est une température de référence fixée à 793, K.
t(eq) est exprimé en heures. La constante Q/R = 26100 K
est dérivée de l'énergie d'activation pour la diffusion du Mn, Q = 217000 J/mol. La formule donnant t(eq) tient compte des phases de chauffage et de refroidissement.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la température d'homogénéisation est d'environ 520 C et
très élevée. Les inventeurs suspectent que la présence simultanée de Zr et Mn, qui agissent tous deux sur le contrôle de la structure granulaire, permet d'obtenir une structure essentiellement non-recristallisée très favorable, en particulier pour les épaisseurs préférées des produits laminés et filés.
Les produits selon l'invention sont obtenus par un procédé comprenant les étapes de coulée, homogénéisation, déformation à chaud, mise en solution, trempe, détensionnement et revenu.
La température d'homogénéisation est de préférence située entre 480 et 540 C pendant 5 à 60 heures. De manière préférée, la température d'homogénéisation est comprise entre 515 C et 525 C de façon à ce que le temps équivalent t(eq) à 520 C pour l'homogénéisation soit compris entre 5 et 20 heures et de préférence entre 6 et 15 heures. Le temps équivalent t(eq) à 520 C est défini par la formule Jexp(-26100 / T) dt t(eq) =
exp(-26100 / Tref) où T (en Kelvin) est la température instantanée de traitement, qui évolue avec le temps t(en heures), et Tref est une température de référence fixée à 793, K.
t(eq) est exprimé en heures. La constante Q/R = 26100 K
est dérivée de l'énergie d'activation pour la diffusion du Mn, Q = 217000 J/mol. La formule donnant t(eq) tient compte des phases de chauffage et de refroidissement.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la température d'homogénéisation est d'environ 520 C et
13 la durée de traitement est comprise entre 8 et 20 heures.
Après homogénéisation, la forme brute est en général refroidie jusqu'à température ambiante avant d'être préchauffée en vue d'être déformée à chaud. Le préchauffage a pour objectif d'atteindre une température initiale de déformation de préférence comprise entre 400 et 500 C et de manière préférée de l'ordre de 450 C à 480 C permettant la déformation de la forme brute.
La déformation à chaud est typiquement effectuée par filage, laminage et/ou forgeage de façon à obtenir un produit filé, laminé et/ou forgé.
Le produit ainsi obtenu est ensuite mis en solution de préférence par traitement thermique entre 490 et 530 C
pendant 15 min à 8 h, puis trempé typiquement avec de l'eau.
Le produit subit ensuite une traction contrôlée de 1 à
5 % et préférentiellement d'au moins 2%. Dans un mode de réalisation de l'invention, on réalise un laminage à
froid avec une réduction comprise entre 5% et 15% avant l'étape de traction contrôlée. Des étapes connues telles que le planage, le redressage, la mise en forme peuvent être optionnellement réalisées avant ou après la traction contrôlée.
Un revenu est réalisé à une température comprise entre 120 et 170 C pendant 5 à 100 h préférentiellement entre 150 et 160 C pendant 20 à 60 h.
Les états métallurgiques préférés sont pour les tôles les états T84 et T89 et pour les profilés l'état T8511.
Après homogénéisation, la forme brute est en général refroidie jusqu'à température ambiante avant d'être préchauffée en vue d'être déformée à chaud. Le préchauffage a pour objectif d'atteindre une température initiale de déformation de préférence comprise entre 400 et 500 C et de manière préférée de l'ordre de 450 C à 480 C permettant la déformation de la forme brute.
La déformation à chaud est typiquement effectuée par filage, laminage et/ou forgeage de façon à obtenir un produit filé, laminé et/ou forgé.
Le produit ainsi obtenu est ensuite mis en solution de préférence par traitement thermique entre 490 et 530 C
pendant 15 min à 8 h, puis trempé typiquement avec de l'eau.
Le produit subit ensuite une traction contrôlée de 1 à
5 % et préférentiellement d'au moins 2%. Dans un mode de réalisation de l'invention, on réalise un laminage à
froid avec une réduction comprise entre 5% et 15% avant l'étape de traction contrôlée. Des étapes connues telles que le planage, le redressage, la mise en forme peuvent être optionnellement réalisées avant ou après la traction contrôlée.
Un revenu est réalisé à une température comprise entre 120 et 170 C pendant 5 à 100 h préférentiellement entre 150 et 160 C pendant 20 à 60 h.
Les états métallurgiques préférés sont pour les tôles les états T84 et T89 et pour les profilés l'état T8511.
14 Les produits selon l'invention peuvent être utilisés en tant qu'élément de structure, notamment dans la construction aéronautique.
Dans une réalisation avantageuse de l'invention, les produits selon l'invention sont utilisés comme élément d'intrados d'aile d'avion.
EXEMPLES
Exemple 1 L'exemple de l'invention est référencé A. Les exemples B et C sont présentés à titre de comparaison. Les compositions chimiques des différents alliages testés dans cet exemple sont fournies dans le tableau 1.
Tableau 1: Composition chimique ( % en poids) Référence Si Fe Cu Mn Mg Zn Zr Li Ag Ti A 0,03 0,05 2,37 0,29 0,37 0,01 0,13 1,37 0,28 0,04 B 0,03 0,05 2,50 0,31 0,35 0,01 0,13 1,43 0,25 0,04 C 0,03 0,06 2,62 0,30 0,35 0,01 0,14 1,42 0,24 0,04 La densité des différents alliages testés est présentée dans le tableau 2.
Tableau 2: Densité des alliages testés Référence Densité
(g/cm3) A 2,647 B 2,645 C 2,648 .Les alliages A, B et C ont été coulés sous forme de billettes. Les billettes ont été homogénéisées 8h à 520 5 C le temps équivalent à 520 C était 9,5 heures.
Après homogénéisation, les billettes ont été
réchauffées à 450 C +/- 40 C puis filées à chaud pour obtenir des profilés selon la Figure 1. Les profilés ainsi obtenus ont été mis en solution à 524 +/- 2 C, 10 trempés avec de l'eau de température inférieure à 40 C, et tractionnés avec un allongement permanent compris entre 2 et 5%. Les profilés ont subi un revenu de 30 heures à 152 C correspondant à la valeur maximale de ténacité.
Dans une réalisation avantageuse de l'invention, les produits selon l'invention sont utilisés comme élément d'intrados d'aile d'avion.
EXEMPLES
Exemple 1 L'exemple de l'invention est référencé A. Les exemples B et C sont présentés à titre de comparaison. Les compositions chimiques des différents alliages testés dans cet exemple sont fournies dans le tableau 1.
Tableau 1: Composition chimique ( % en poids) Référence Si Fe Cu Mn Mg Zn Zr Li Ag Ti A 0,03 0,05 2,37 0,29 0,37 0,01 0,13 1,37 0,28 0,04 B 0,03 0,05 2,50 0,31 0,35 0,01 0,13 1,43 0,25 0,04 C 0,03 0,06 2,62 0,30 0,35 0,01 0,14 1,42 0,24 0,04 La densité des différents alliages testés est présentée dans le tableau 2.
Tableau 2: Densité des alliages testés Référence Densité
(g/cm3) A 2,647 B 2,645 C 2,648 .Les alliages A, B et C ont été coulés sous forme de billettes. Les billettes ont été homogénéisées 8h à 520 5 C le temps équivalent à 520 C était 9,5 heures.
Après homogénéisation, les billettes ont été
réchauffées à 450 C +/- 40 C puis filées à chaud pour obtenir des profilés selon la Figure 1. Les profilés ainsi obtenus ont été mis en solution à 524 +/- 2 C, 10 trempés avec de l'eau de température inférieure à 40 C, et tractionnés avec un allongement permanent compris entre 2 et 5%. Les profilés ont subi un revenu de 30 heures à 152 C correspondant à la valeur maximale de ténacité.
15 Les prélèvements ont été effectués sur la semelle. Les échantillons prélevés avaient un diamètre de 10 mm sauf pour le sens T-L pour lequel les échantillons avaient un diamètre de 6 mm. Les éprouvettes utilisées pour les mesures de ténacité avaient pour caractéristiques B=20 mm et W = 76 mm.
Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 3 ci-dessous.
Tableau 3. Propriétés mécaniques des profilés en alliage A, B et C.
Sens L Sens TL KQ
Alliage (MPa R,, Rp0,2 R,, RP0,2 (MPa) MPa A(%) (MPa) MPa A % L-T T-L
A 492 444 12,3 456 405 14,4 65,5 53,3 B 517 477 10,7 478 435 13,3 63,7 52,1 C 523 483 11,1 485 442 13,1 59,8 47,7
Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 3 ci-dessous.
Tableau 3. Propriétés mécaniques des profilés en alliage A, B et C.
Sens L Sens TL KQ
Alliage (MPa R,, Rp0,2 R,, RP0,2 (MPa) MPa A(%) (MPa) MPa A % L-T T-L
A 492 444 12,3 456 405 14,4 65,5 53,3 B 517 477 10,7 478 435 13,3 63,7 52,1 C 523 483 11,1 485 442 13,1 59,8 47,7
16 Exemple 2 Les exemples de l'invention sont référencés D et E. Les exemples F, G et H sont présentés à titre de comparaison. Les compositions chimiques des différents alliages testés dans cet exemple sont fournies dans le tableau 4.
Tableau 4: Composition chimique ( en poids) Référence Si Fe Cu Mn Mg Zn Zr Li Ag Ti D 0,03 0,05 2,21 0,38 0,28 0.01 0,13 1,46 0,25 0.04 E 0,03 0,05 2,28 0,40 0,30 0.01 0,14 1,50 0,27 0.04 F 0.03 0.06 3,12 0,30 0,41 0.01 0,10 1,78 0,35 0.03 G 0.03 0.06 2,64 0,41 0,33 0.02 0,14 1,55 0,26 0.03 H 0.03 0.05 3,02 0,45 0,35 0.01 0,14 1,43 0,28 0.03 La densité des différents alliages testés est présentée dans le tableau 5.
Tableau 5: Densité des alliages testés Référence Densité
(g/cm3) D 2.639 E 2.638 F 2.630 G 2.641 H 2.657
Tableau 4: Composition chimique ( en poids) Référence Si Fe Cu Mn Mg Zn Zr Li Ag Ti D 0,03 0,05 2,21 0,38 0,28 0.01 0,13 1,46 0,25 0.04 E 0,03 0,05 2,28 0,40 0,30 0.01 0,14 1,50 0,27 0.04 F 0.03 0.06 3,12 0,30 0,41 0.01 0,10 1,78 0,35 0.03 G 0.03 0.06 2,64 0,41 0,33 0.02 0,14 1,55 0,26 0.03 H 0.03 0.05 3,02 0,45 0,35 0.01 0,14 1,43 0,28 0.03 La densité des différents alliages testés est présentée dans le tableau 5.
Tableau 5: Densité des alliages testés Référence Densité
(g/cm3) D 2.639 E 2.638 F 2.630 G 2.641 H 2.657
17 Les alliages D, E, F, G et H ont été coulés sous forme de plaques. Les plaques ont été homogénéisées 8h à 520 C. Après homogénéisation, les plaques ont été
réchauffées puis laminées à chaud pour obtenir des tôles d'épaisseur 14, 25 ou 60 mm. Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution à 524 +1/-2 C, trempés avec de l'eau de température inférieure à 40 C, et tractionnées avec un allongement permanent compris entre 3 et 5%. Les tôles ont subi un revenu de 30 à 60 heures à 155 C.
Les prélèvements ont été effectués à mi-épaisseur pour les tôles d'épaisseur 14 mm et 25 mm et à mi-épaisseur et quart d'épaisseur pour les tôles d'épaisseur 60 mm.
Les éprouvettes utilisées pour les mesures de ténacité
avaient une épaisseur de 12,5 mm pour les tôles d'épaisseur 14 mm, 20 mm pour les tôles d'épaisseur 25 mm, 25 mm pour les tôles d'épaisseur 60 mm, mesurées à
quart d'épaisseur et 40 mm pour les tôles d'épaisseur 60 mm mesurées à mi-épaisseur.
Des mesures de courbes R ont également été réalisées à
mi-épaisseur pour certaines conditions de revenu.
Les résultats sont donnés dans les tableaux 5 à 9.
Tableau 5. Propriétés mécaniques d'un produit selon l'invention d'épaisseur 14 mm.
Sens L KQ,(L-T) Alliage Revenu Rm R (MPa' ) MPa MPa A
30H 155 C 473 431 9,0 35,6 E 40H 155 C 488 451 9,7 37,2 50H 155 C 490 454 9,3 37,7 60H 155 C 491 457 9,3 37,6
réchauffées puis laminées à chaud pour obtenir des tôles d'épaisseur 14, 25 ou 60 mm. Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution à 524 +1/-2 C, trempés avec de l'eau de température inférieure à 40 C, et tractionnées avec un allongement permanent compris entre 3 et 5%. Les tôles ont subi un revenu de 30 à 60 heures à 155 C.
Les prélèvements ont été effectués à mi-épaisseur pour les tôles d'épaisseur 14 mm et 25 mm et à mi-épaisseur et quart d'épaisseur pour les tôles d'épaisseur 60 mm.
Les éprouvettes utilisées pour les mesures de ténacité
avaient une épaisseur de 12,5 mm pour les tôles d'épaisseur 14 mm, 20 mm pour les tôles d'épaisseur 25 mm, 25 mm pour les tôles d'épaisseur 60 mm, mesurées à
quart d'épaisseur et 40 mm pour les tôles d'épaisseur 60 mm mesurées à mi-épaisseur.
Des mesures de courbes R ont également été réalisées à
mi-épaisseur pour certaines conditions de revenu.
Les résultats sont donnés dans les tableaux 5 à 9.
Tableau 5. Propriétés mécaniques d'un produit selon l'invention d'épaisseur 14 mm.
Sens L KQ,(L-T) Alliage Revenu Rm R (MPa' ) MPa MPa A
30H 155 C 473 431 9,0 35,6 E 40H 155 C 488 451 9,7 37,2 50H 155 C 490 454 9,3 37,7 60H 155 C 491 457 9,3 37,6
18 Tableau 6. Propriétés mécaniques d'un produit selon l'invention (E) et de produits de référence d'épaisseur 25 mm.
Sens L KQ (L-T) Alliage Revenu R R (MPa ) MPa MPa A(%) 30H 155 C 473 430 10,8 48,9 E 40H 155 C 483 443 11,1 45,3 50H 155 C 492 456 10,8 45,6 60H 155 C 493 458 10,2 44,8 30H 155 C 589 562 6,2 27,2 F 40H 155 C 594 566 6,2 23,8 50H 155 C 597 571 6,8 23,7 30H 155 C 529 491 9,7 41,1-G 40H 155 C 534 499 9,7 39,6-50H 155 C 537 504 8,9 38,0-50H 155 C 535 503 9,1 35,4 30H 155 C 558 524 9,2 35,3 H 40H 155 C 562 528 9,7 32,4 50H 155 C 565 532 8,9 31,0*
60H 155 C 569 537 9,4 29,8 * . Klc Tableau 7. Propriétés mécaniques mesurées à mi-épaisseur d'un produit selon l'invention (D) et d'un produit de référence d'épaisseur 60 mm.
Sens L KQ,(L-T) Alliage Revenu Rm Rp02 (MPaJ ) (MPa) (MPa) A
D 30H 155 C 445 394 11,0 53,5 40H 155 C 465 423 11,0 48,9 50H 155 C 471 430 10,5 47,7 60H 155 C 469 428 10,6 45,8*
H 30H 155 C 532 490 8,1 34,1 40H 155 C 541 500 7,8 32,4 50H 155 C 543 505 8,9 29,6 60H 155 C 541 503 7,6 28,3 * Kic
Sens L KQ (L-T) Alliage Revenu R R (MPa ) MPa MPa A(%) 30H 155 C 473 430 10,8 48,9 E 40H 155 C 483 443 11,1 45,3 50H 155 C 492 456 10,8 45,6 60H 155 C 493 458 10,2 44,8 30H 155 C 589 562 6,2 27,2 F 40H 155 C 594 566 6,2 23,8 50H 155 C 597 571 6,8 23,7 30H 155 C 529 491 9,7 41,1-G 40H 155 C 534 499 9,7 39,6-50H 155 C 537 504 8,9 38,0-50H 155 C 535 503 9,1 35,4 30H 155 C 558 524 9,2 35,3 H 40H 155 C 562 528 9,7 32,4 50H 155 C 565 532 8,9 31,0*
60H 155 C 569 537 9,4 29,8 * . Klc Tableau 7. Propriétés mécaniques mesurées à mi-épaisseur d'un produit selon l'invention (D) et d'un produit de référence d'épaisseur 60 mm.
Sens L KQ,(L-T) Alliage Revenu Rm Rp02 (MPaJ ) (MPa) (MPa) A
D 30H 155 C 445 394 11,0 53,5 40H 155 C 465 423 11,0 48,9 50H 155 C 471 430 10,5 47,7 60H 155 C 469 428 10,6 45,8*
H 30H 155 C 532 490 8,1 34,1 40H 155 C 541 500 7,8 32,4 50H 155 C 543 505 8,9 29,6 60H 155 C 541 503 7,6 28,3 * Kic
19 Tableau 8. Propriétés mécaniques mesurées à quart-épaisseur d'un produit selon l'invention (D) et d'un produit de référence d'épaisseur 60 mm.
Sens L KQ,(L-T) Alliage Revenu R R (MPa ) MPa MPa A
D 30H 155 C 451 412 10,9 47,6 40H 155 C 456 422 11,6 42,6 50H 155 C 459 427 11,4 42,9*
60H 155 C 465 431 11,4 38,9 H 30H 155 C 515 485 10,9 33,4 40H 155 C 525 496 10,4 29,7 50H 155 C 525 497 9,0 26,3 60H 155 C 524 497 8,9 26,4 * Kic Tableau 9. Facteurs d'intensité de contrainte mesurés à
mi-épaisseur pour des éprouvettes CCT de largeur W =
406 mm.
Kapp (L-T) Kcef,(L-T) Alliage Epaisseur (mm) Revenu (MPa ') (MPa ' )
Sens L KQ,(L-T) Alliage Revenu R R (MPa ) MPa MPa A
D 30H 155 C 451 412 10,9 47,6 40H 155 C 456 422 11,6 42,6 50H 155 C 459 427 11,4 42,9*
60H 155 C 465 431 11,4 38,9 H 30H 155 C 515 485 10,9 33,4 40H 155 C 525 496 10,4 29,7 50H 155 C 525 497 9,0 26,3 60H 155 C 524 497 8,9 26,4 * Kic Tableau 9. Facteurs d'intensité de contrainte mesurés à
mi-épaisseur pour des éprouvettes CCT de largeur W =
406 mm.
Kapp (L-T) Kcef,(L-T) Alliage Epaisseur (mm) Revenu (MPa ') (MPa ' )
Claims (11)
1. Alliage à base d'aluminium comprenant 2,1 à 2,4 % en poids de Cu, 1,3 à 1,6 % en poids de Li, 0,1 à 0,5 % en poids de Ag, 0,2 à 0,6 % en poids de Mg, 0,05 à 0,15 % en poids de Zr, 0,1 à 0,5 % en poids de Mn, 0,01 à 0,12 % en poids de Ti optionnellement au moins un élément choisi parmi Cr, Sc, et Hf, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf, une quantité de Fe et de Si inférieure ou égale à
0,1 % en poids chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total.
0,1 % en poids chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total.
2. Alliage d'aluminium selon la revendication 1, comprenant 2,12 à 2,37 % en poids de Cu.
3. Alliage d'aluminium selon la revendication 1 ou la revendication 2 comprenant 2,20 à 2,30 % en poids de Cu, 1,35 à 1,55 % en poids de Li, 0,15 à 0,35 %en poids de Ag, 0,2 à 0,4 % en poids de Mg.
4. Produit filé, laminé et/ou forgé comprenant un alliage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
5. Produit selon la revendication 4 dont le taux de recristallisation est inférieur à 30% et de préférence inférieur à 15%.
6. Produit selon la revendication 4 ou la revendication 5 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un profilé dont l'épaisseur d'au moins un rectangle élémentaire est supérieure à 8 mm, et de préférence supérieure à 12 mm.
7. Produit selon la revendication 6 comprenant une limite d'élasticité R p0,2 dans le sens L d'au moins 390 MPa et de préférence d'au moins 400 MPa et une ténacité K Q(L-T), d'au moins 64 MPa.sqroot.m et de préférence d'au moins 65 MPa.sqroot.m.
8. Produit selon la revendication 4 ou la revendication 5 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un produit laminé dont l'épaisseur est au moins de 14 mm et de préférence d'au moins 20 mm.
9. Produit selon la revendication 8 comprenant à mi-épaisseur à l'état T84 (a) pour une épaisseur comprise entre 20 mm et 40 mm une limite d'élasticité R p0,2 dans le sens L d'au moins 410 MPa et de préférence d'au moins 420 MPa et une ténacité K Q(L-T), d'au moins 45 MPa.sqroot.m et de préférence d'au moins 47 MPa.sqroot.m, (b) pour une épaisseur comprise entre 40 mm et 80 mm une limite d'élasticité R p0,2 dans le sens L d'au moins 380 MPa et de préférence d'au moins 390 MPa et une ténacité K Q (L-T) , d'au moins 45 MPa.sqroot.m et de préférence d'au moins 50 MPa.sqroot.m.
10.Procédé de fabrication d'un produit selon une quelconque des revendications 5 à 9 dans lequel :
(a) on coule une forme brute en alliage selon une des revendications 1 à 3, (b) on homogénéise ladite forme brute à 480 à 540°C
pendant 5 à 60 heures, (c) on déforme à chaud par filage, laminage et/ou forgeage ladite forme brute avec une température initiale de déformation à chaud de 400 à 500°C pour obtenir un produit filé laminé et/ou forgé, (d) on met en solution ledit produit à 490 à 530°C
pendant 15 minutes à 8 heures, (e) on trempe, (f) on tractionne de façon contrôlée ledit produit avec une déformation permanente de 1 à 5 %, (g) on réalise un revenu dudit produit par chauffage à 120 à 170°C pendant 5 à 100 heures.
(a) on coule une forme brute en alliage selon une des revendications 1 à 3, (b) on homogénéise ladite forme brute à 480 à 540°C
pendant 5 à 60 heures, (c) on déforme à chaud par filage, laminage et/ou forgeage ladite forme brute avec une température initiale de déformation à chaud de 400 à 500°C pour obtenir un produit filé laminé et/ou forgé, (d) on met en solution ledit produit à 490 à 530°C
pendant 15 minutes à 8 heures, (e) on trempe, (f) on tractionne de façon contrôlée ledit produit avec une déformation permanente de 1 à 5 %, (g) on réalise un revenu dudit produit par chauffage à 120 à 170°C pendant 5 à 100 heures.
11.Utilisation d'un produit selon une quelconque des revendications 5 à 9 comme élément d'intrados d'aile d'avion.
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