CA2908454A1 - Procede de transformation de toles en alliage al-cu-li ameliorant la formabilite et la resistance a la corrosion - Google Patents
Procede de transformation de toles en alliage al-cu-li ameliorant la formabilite et la resistance a la corrosionInfo
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Abstract
L'invention concerne le procédé de fabrication d'un produit laminé d'épaisseur 0,5 à 10 mm en alliage base d'alliage d'aluminium comprenant notamment du cuivre et du lithium dans lequel après mise en solution et trempe on réalise un traitement thermique court dans lequel la tôle atteint une température comprise entre 145°C et 175°C pendant 0,1 à 45 minutes, la vitesse de chauffage étant comprise entre 3 et 600 °C/min. La tôle obtenue à l'issue du procédé selon l'invention présente une résistance élevée à la corrosion et est apte à être mise en forme pour la réalisation d'un élément de structure pour avion, notamment d'une peau de fuselage d'avion.
Description
Procédé de transformation de tôles en alliage Al-Cu-Li améliorant la formabilité et la résistance à la corrosion Domaine de l'invention L'invention concerne les produits en alliages aluminium-cuivre-lithium, plus particulièrement, de tels produits, leurs procédés de fabrication et d'utilisation, destinés en particulier à la construction aéronautique et aérospatiale.
Etat de la technique Des produits laminés en alliage d'aluminium sont développés pour produire des pièces de haute résistance destinées notamment à l'industrie aéronautique et à
l'industrie aérospatiale.
Les alliages d'aluminium contenant du lithium 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 pourcent en poids, permet d'augmenter la résistance mécanique.
Le brevet US 5,455,003 décrit un procédé de fabrication d'alliages Al-Cu-Li qui présentent une résistance mécanique et une ténacité améliorés à température cryogénique, en particulier grâce à un écrouissage et un revenu appropriés. Ce brevet recommande en particulier la composition, en pourcentage en poids, Cu = 3,0 ¨4,5, Li = 0,7 ¨
1,1, Ag = 0 ¨
0,6, Mg = 0,3-0,6 et Zn = 0 ¨ 0,75.
Le brevet US 7,438,772 décrit des alliages comprenant, en pourcentage en poids, Cu: 3-5, Mg : 0,5-2, Li : 0,01-0,9.
Le brevet US 7,229,509 décrit un alliage comprenant (% 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, 0,4 max Zr ou d'autres agents affinant le grain tels que Cr, Ti, Hf, Sc, V.
La demande de brevet US 2009/142222 Al décrit des alliages comprenant (en % en poids), 3,4 à 4,2% de Cu, 0,9 à 1,4 % de Li, 0,3 à 0,7 % de Ag, 0,1 à 0,6% de Mg, 0,2 à 0,8 % de Zn, 0,1 à 0,6 % de Mn et 0,01 à 0,6 % d'au moins un élément pour le contrôle de la structure granulaire. Cette demande décrit également un procédé de fabrication de produits filés.
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-
Etat de la technique Des produits laminés en alliage d'aluminium sont développés pour produire des pièces de haute résistance destinées notamment à l'industrie aéronautique et à
l'industrie aérospatiale.
Les alliages d'aluminium contenant du lithium 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 pourcent en poids, permet d'augmenter la résistance mécanique.
Le brevet US 5,455,003 décrit un procédé de fabrication d'alliages Al-Cu-Li qui présentent une résistance mécanique et une ténacité améliorés à température cryogénique, en particulier grâce à un écrouissage et un revenu appropriés. Ce brevet recommande en particulier la composition, en pourcentage en poids, Cu = 3,0 ¨4,5, Li = 0,7 ¨
1,1, Ag = 0 ¨
0,6, Mg = 0,3-0,6 et Zn = 0 ¨ 0,75.
Le brevet US 7,438,772 décrit des alliages comprenant, en pourcentage en poids, Cu: 3-5, Mg : 0,5-2, Li : 0,01-0,9.
Le brevet US 7,229,509 décrit un alliage comprenant (% 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, 0,4 max Zr ou d'autres agents affinant le grain tels que Cr, Ti, Hf, Sc, V.
La demande de brevet US 2009/142222 Al décrit des alliages comprenant (en % en poids), 3,4 à 4,2% de Cu, 0,9 à 1,4 % de Li, 0,3 à 0,7 % de Ag, 0,1 à 0,6% de Mg, 0,2 à 0,8 % de Zn, 0,1 à 0,6 % de Mn et 0,01 à 0,6 % d'au moins un élément pour le contrôle de la structure granulaire. Cette demande décrit également un procédé de fabrication de produits filés.
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. Les produits obtenus à l'état T8 ne sont pas aptes à une mise en forme importante, avec notamment un rapport Rn, il R02 inférieur à 1,2 dans les directions L et LT.
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. Les produits obtenus à l'état T8 ne sont pas apte à une mise en forme importante, avec notamment un rapport Rõ, / R0.2 inférieur à 1,2 dans les directions L et LT. Il a de plus été constaté que l'énergie globale à rupture mesurée par test Kahn qui est reliée à la ténacité diminue avec la déformation et de façon plus brutale pour une déformation de 6%, ce qui pose le problème de l'obtention d'une ténacité
élevée quelque soit le taux de déformation local lors de la mise en forme.
Le brevet EP 1045043 décrit le procédé de fabrication de pièces formées en alliage de type AA2024, et notamment de pièces fortement déformées, par l'association d'une composition chimique optimisée et de procédés de fabrication particuliers, permettant d'éviter autant que possible la mise en solution sur tôle formée.
Dans l'article Al--(4.5-6.3)Cu--1.3Li--0.4Ag--0.4Mg--0.14Zr Alloy Weldalite 049 from Pickens, J R; Heubaum, F H; Langan, T J; Kramer, L S publié dans Aluminum--Lithium Alloys. Vol. III; Williamsburg, Virginia; USA; 27-31 Mar. 1989. (March 27, 1989), différents traitements thermique sont décrits pour ces alliages à forte teneur en cuivre.
Pour que ces alliages soient sélectionnés dans les avions, leur performance par rapport aux autres propriétés d'usage doit atteindre celle des alliages couramment utilisés, en particulier en terme de compromis entre les propriétés de résistance mécanique statique (limite d'élasticité, résistance à la rupture) et les propriétés de tolérance aux dommages (ténacité, résistance à la propagation des fissures en fatigue), ces propriétés étant en général antinomiques. L'amélioration du compromis entre la résistance mécanique la tolérance aux dommages est constamment recherchée. Par ailleurs leur résistance à la corrosion doit être suffisante que ce soit dans l'état final utilisé ou dans les états intermédiaires au cours de la gamme de fabrication.
Une autre propriété importante des tôles minces en alliage Al-Cu-Li, notamment celles dont l'épaisseur est comprise entre 0,5 et 10 mm, est l'aptitude à la mise en forme. Ces tôles sont notamment utilisées pour fabriquer des éléments de fuselage d'avion ou des éléments de fusée qui ont une forme générale complexe en 3 dimensions. Pour diminuer le coût de fabrication, les constructeurs aéronautiques cherchent à minimiser le nombre des étapes de formage des tôles, et à utiliser des tôles pouvant être fabriquées de manière peu onéreuse à
l'aide de gammes de transformation courtes, c'est-à-dire comprenant aussi peu d'étapes individuelles que possible.
Pour la fabrication des panneaux de fuselage, plusieurs procédés sont connus.
Pour des faibles déformations lors de la mise en forme, typiquement inférieures à 4 %, il est possible d'approvisionner des tôles dans un état trempé mûri (état "T3 " peu écroui ou "T4 "), et de mettre en forme les tôles dans cet état.
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. Les produits obtenus à l'état T8 ne sont pas apte à une mise en forme importante, avec notamment un rapport Rõ, / R0.2 inférieur à 1,2 dans les directions L et LT. Il a de plus été constaté que l'énergie globale à rupture mesurée par test Kahn qui est reliée à la ténacité diminue avec la déformation et de façon plus brutale pour une déformation de 6%, ce qui pose le problème de l'obtention d'une ténacité
élevée quelque soit le taux de déformation local lors de la mise en forme.
Le brevet EP 1045043 décrit le procédé de fabrication de pièces formées en alliage de type AA2024, et notamment de pièces fortement déformées, par l'association d'une composition chimique optimisée et de procédés de fabrication particuliers, permettant d'éviter autant que possible la mise en solution sur tôle formée.
Dans l'article Al--(4.5-6.3)Cu--1.3Li--0.4Ag--0.4Mg--0.14Zr Alloy Weldalite 049 from Pickens, J R; Heubaum, F H; Langan, T J; Kramer, L S publié dans Aluminum--Lithium Alloys. Vol. III; Williamsburg, Virginia; USA; 27-31 Mar. 1989. (March 27, 1989), différents traitements thermique sont décrits pour ces alliages à forte teneur en cuivre.
Pour que ces alliages soient sélectionnés dans les avions, leur performance par rapport aux autres propriétés d'usage doit atteindre celle des alliages couramment utilisés, en particulier en terme de compromis entre les propriétés de résistance mécanique statique (limite d'élasticité, résistance à la rupture) et les propriétés de tolérance aux dommages (ténacité, résistance à la propagation des fissures en fatigue), ces propriétés étant en général antinomiques. L'amélioration du compromis entre la résistance mécanique la tolérance aux dommages est constamment recherchée. Par ailleurs leur résistance à la corrosion doit être suffisante que ce soit dans l'état final utilisé ou dans les états intermédiaires au cours de la gamme de fabrication.
Une autre propriété importante des tôles minces en alliage Al-Cu-Li, notamment celles dont l'épaisseur est comprise entre 0,5 et 10 mm, est l'aptitude à la mise en forme. Ces tôles sont notamment utilisées pour fabriquer des éléments de fuselage d'avion ou des éléments de fusée qui ont une forme générale complexe en 3 dimensions. Pour diminuer le coût de fabrication, les constructeurs aéronautiques cherchent à minimiser le nombre des étapes de formage des tôles, et à utiliser des tôles pouvant être fabriquées de manière peu onéreuse à
l'aide de gammes de transformation courtes, c'est-à-dire comprenant aussi peu d'étapes individuelles que possible.
Pour la fabrication des panneaux de fuselage, plusieurs procédés sont connus.
Pour des faibles déformations lors de la mise en forme, typiquement inférieures à 4 %, il est possible d'approvisionner des tôles dans un état trempé mûri (état "T3 " peu écroui ou "T4 "), et de mettre en forme les tôles dans cet état.
3 Cependant, dans la plupart des cas, la déformation recherchée est importante, localement d'au moins 5% ou 6%. Une pratique actuelle des constructeurs aéronautiques consiste en général alors à approvisionner des tôles laminées à chaud ou à froid selon l'épaisseur requise, à l'état brut de fabrication (état " F " selon la norme EN 515) à
l'état trempé mûri (état "T3 " ou "T4 "), voire à l'état recuit (état O ), à les soumettre à un traitement thermique de mise en solution suivi d'une trempe, puis à les mettre en forme sur trempe fraîche (état W ), avant enfin de les soumettre à un vieillissement naturel ou artificiel, de manière à obtenir les caractéristiques mécaniques requises.
Dans une autre pratique, on part d'une tôle dans un état 0, voire un état T3, T4 ou à l'état F, on effectue une première opération de mise en forme à partir de cet état, et une deuxième mise en forme après mise en solution et trempe. Cette variante est notamment utilisée lorsque la mise en forme visée est trop importante pour pouvoir être effectuée en une seule opération à partir d'un état W, mais peut cependant être effectuée en deux passes à partir d'un état O. De plus les tôles à l'état 0 étant stables dans le temps sont plus aisées à
transformer. Toutefois, la fabrication de la tôle à l'état 0 fait intervenir un recuit final de la tôle brute de laminage, et donc généralement une étape de fabrication supplémentaire, et également une mise en solution et une trempe sur le produit formé ce qui est contraire au but de simplification visé par la présente invention.
La mise en forme d'éléments de structure complexes à l'état T8 se limite à des cas de mise en forme peu importante car l'allongement et le rapport RniRpo,2 sont trop faibles dans cet état.
On notera que les propriétés optimales en termes de compromis de propriétés doivent être obtenues une fois la pièce mise en forme, notamment en tant qu'élément de fuselage, puisque que c'est la pièce mise en forme qui doit en particulier avoir de bonnes performances en tolérance aux dommages pour éviter une réparation trop fréquente d'éléments de fuselage. Il est généralement admis que les fortes déformations après mise en solution et trempe conduisent à une augmentation de la résistance mécanique mais à une forte dégradation de la ténacité.
Par ailleurs, les tôles qui sont délivrées au fabricant d'avion peuvent être stockées pendant une durée parfois significative avant d'être mises en forme et de subir un revenu. Il
l'état trempé mûri (état "T3 " ou "T4 "), voire à l'état recuit (état O ), à les soumettre à un traitement thermique de mise en solution suivi d'une trempe, puis à les mettre en forme sur trempe fraîche (état W ), avant enfin de les soumettre à un vieillissement naturel ou artificiel, de manière à obtenir les caractéristiques mécaniques requises.
Dans une autre pratique, on part d'une tôle dans un état 0, voire un état T3, T4 ou à l'état F, on effectue une première opération de mise en forme à partir de cet état, et une deuxième mise en forme après mise en solution et trempe. Cette variante est notamment utilisée lorsque la mise en forme visée est trop importante pour pouvoir être effectuée en une seule opération à partir d'un état W, mais peut cependant être effectuée en deux passes à partir d'un état O. De plus les tôles à l'état 0 étant stables dans le temps sont plus aisées à
transformer. Toutefois, la fabrication de la tôle à l'état 0 fait intervenir un recuit final de la tôle brute de laminage, et donc généralement une étape de fabrication supplémentaire, et également une mise en solution et une trempe sur le produit formé ce qui est contraire au but de simplification visé par la présente invention.
La mise en forme d'éléments de structure complexes à l'état T8 se limite à des cas de mise en forme peu importante car l'allongement et le rapport RniRpo,2 sont trop faibles dans cet état.
On notera que les propriétés optimales en termes de compromis de propriétés doivent être obtenues une fois la pièce mise en forme, notamment en tant qu'élément de fuselage, puisque que c'est la pièce mise en forme qui doit en particulier avoir de bonnes performances en tolérance aux dommages pour éviter une réparation trop fréquente d'éléments de fuselage. Il est généralement admis que les fortes déformations après mise en solution et trempe conduisent à une augmentation de la résistance mécanique mais à une forte dégradation de la ténacité.
Par ailleurs, les tôles qui sont délivrées au fabricant d'avion peuvent être stockées pendant une durée parfois significative avant d'être mises en forme et de subir un revenu. Il
4 convient donc d'éviter que ces tôles soient sensibles à la corrosion de façon notamment à
simplifier les conditions de stockage.
Il existe un besoin pour un procédé de fabrication simplifié permettant la mise en forme des produits laminés en alliage aluminium-cuivre-lithium pour obtenir notamment des éléments de fuselage de façon économique, tout en obtenant des caractéristiques mécaniques satisfaisantes, les produits présentant avant la mise en forme une résistance à la corrosion élevée.
Objet de l'invention Un premier objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un produit laminé à base d'alliage d'aluminium notamment pour l'industrie aéronautique dans lequel, successivement a) on élabore un bain de métal liquide à base d'aluminium comprenant 2,1 à 3,9 %
en poids de Cu, 0,6 à 2.0 % en poids de Li, 0,1 à 1,0 % en poids de Mg, 0 à
0,6 % en poids d'Ag, 0 à 1% % en poids de Zn, au plus 0,20 % en poids de la somme de Fe et de Si, au moins un élément choisi parmi Zr, Mn, Cr, Sc, Hf et Ti, la quantité dudit élément, s'il est choisi, étant 0,05 à 0,18 % en poids pour Zr, 0,1 à 0,6% en poids pour Mn, 0,05 à 0,3 ci/c, en poids pour Cr, 0,02 à 0,2 %
en poids pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf et de 0,01 à 0,15 % en poids pour Ti, les autres éléments au plus 0,05% en poids chacun et 0,15% en poids au total, le reste aluminium ;
b) on coule une plaque de laminage à partir dudit bain de métal liquide ;
c) optionnellement, on homogénéise ladite plaque de laminage ;
d) on lamine à chaud et optionnellement à froid ladite plaque de laminage en une tôle d'épaisseur comprise entre 0,5 et 10 mm, e) on met en solution ladite tôle et on la trempe;
f) optionnellement on réalise un planage et/ou on tractiorme de façon contrôlée ladite tôle avec une déformation cumulée d'au moins 0,5% et inférieure à 3%,
simplifier les conditions de stockage.
Il existe un besoin pour un procédé de fabrication simplifié permettant la mise en forme des produits laminés en alliage aluminium-cuivre-lithium pour obtenir notamment des éléments de fuselage de façon économique, tout en obtenant des caractéristiques mécaniques satisfaisantes, les produits présentant avant la mise en forme une résistance à la corrosion élevée.
Objet de l'invention Un premier objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un produit laminé à base d'alliage d'aluminium notamment pour l'industrie aéronautique dans lequel, successivement a) on élabore un bain de métal liquide à base d'aluminium comprenant 2,1 à 3,9 %
en poids de Cu, 0,6 à 2.0 % en poids de Li, 0,1 à 1,0 % en poids de Mg, 0 à
0,6 % en poids d'Ag, 0 à 1% % en poids de Zn, au plus 0,20 % en poids de la somme de Fe et de Si, au moins un élément choisi parmi Zr, Mn, Cr, Sc, Hf et Ti, la quantité dudit élément, s'il est choisi, étant 0,05 à 0,18 % en poids pour Zr, 0,1 à 0,6% en poids pour Mn, 0,05 à 0,3 ci/c, en poids pour Cr, 0,02 à 0,2 %
en poids pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf et de 0,01 à 0,15 % en poids pour Ti, les autres éléments au plus 0,05% en poids chacun et 0,15% en poids au total, le reste aluminium ;
b) on coule une plaque de laminage à partir dudit bain de métal liquide ;
c) optionnellement, on homogénéise ladite plaque de laminage ;
d) on lamine à chaud et optionnellement à froid ladite plaque de laminage en une tôle d'épaisseur comprise entre 0,5 et 10 mm, e) on met en solution ladite tôle et on la trempe;
f) optionnellement on réalise un planage et/ou on tractiorme de façon contrôlée ladite tôle avec une déformation cumulée d'au moins 0,5% et inférieure à 3%,
5 g) on réalise un traitement thermique court dans lequel ladite tôle atteint une température comprise entre 145 C et 175 C et de préférence entre 150 C et 170 C pendant 0,1 à 45 minutes et de préférence pendant 0,5 à 5 minutes, la vitesse de chauffage étant comprise entre 3 et 600 C/min.
Un autre objet de l'invention est un produit laminé susceptible d'être obtenu par le procédé
selon l'invention présentant une limite d'élasticité Rpo,2(L) et/ou Rp0,2(LT) comprise entre 75% et 90 %, préférentiellement entre 80 et 85% et de préférence entre 81% et 84% de la limite d'élasticité dans la même direction d'une tôle de même composition à
l'état T4 ou T3 ayant subi la même traction contrôlée après trempe, au moins une propriété
choisie parmi un rapport Rp, /Rp0,2(L) d'au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45 et un rapport Rff, /Rp0,2 (LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50 et présente au moins une propriété de résistance à la corrosion choisie parmi une cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM G85 A2 de P et/ou EA et une corrosion intergranulaire peu développée pour des tôles soumises aux conditions de la norme ASTM G110.
Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation d'un produit obtenu par un procédé
selon l'invention pour la fabrication d'un élément de structure pour avion, notamment d'une peau de fuselage d'avion.
Description des figures Figure 1 : Coupe micrographique de l'échantillon S après exposition dans les conditions ASTM G110.
Figure 2: Coupe micrographique de l'échantillon 112 après exposition dans les conditions ASTM G110.
Figure 3 : Coupe micrographique de l'échantillon A30 après exposition dans les conditions ASTM G110.
Figure 4: Coupe micrographique de l'échantillon A120 après exposition dans les conditions ASTM 0110.
Un autre objet de l'invention est un produit laminé susceptible d'être obtenu par le procédé
selon l'invention présentant une limite d'élasticité Rpo,2(L) et/ou Rp0,2(LT) comprise entre 75% et 90 %, préférentiellement entre 80 et 85% et de préférence entre 81% et 84% de la limite d'élasticité dans la même direction d'une tôle de même composition à
l'état T4 ou T3 ayant subi la même traction contrôlée après trempe, au moins une propriété
choisie parmi un rapport Rp, /Rp0,2(L) d'au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45 et un rapport Rff, /Rp0,2 (LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50 et présente au moins une propriété de résistance à la corrosion choisie parmi une cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM G85 A2 de P et/ou EA et une corrosion intergranulaire peu développée pour des tôles soumises aux conditions de la norme ASTM G110.
Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation d'un produit obtenu par un procédé
selon l'invention pour la fabrication d'un élément de structure pour avion, notamment d'une peau de fuselage d'avion.
Description des figures Figure 1 : Coupe micrographique de l'échantillon S après exposition dans les conditions ASTM G110.
Figure 2: Coupe micrographique de l'échantillon 112 après exposition dans les conditions ASTM G110.
Figure 3 : Coupe micrographique de l'échantillon A30 après exposition dans les conditions ASTM G110.
Figure 4: Coupe micrographique de l'échantillon A120 après exposition dans les conditions ASTM 0110.
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.
L'expression 1,4 Cu signifie que la teneur en cuivre exprimée en % en poids est multipliée par 1,4. La désignation des alliages se fait en conformité avec les règlements de The Aluminium Association, connus de l'homme du métier. Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture Rõõ la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rp0,2, et l'allongement à la rupture A%, sont déterminés par un essai de traction selon la norme NF
EN ISO 6892-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485-1.
Les tests de résistance à la corrosion sont effectués selon les normes ASTM
G34, ASTM
G85 A2 et ASTM G110.
Selon l'invention, on réalise après laminage sous forme de tôle, mise en solution, trempe et optionnellement planage et/ou traction au moins un traitement thermique court avec une durée et une température telles que la tôle atteint une température comprise entre 145 C et 175 C et de préférence entre 150 C et 170 C pendant 0,1 à 45 minutes, avantageusement de 0,2 à 20 minutes, de préférence pendant 0,5 à 5 minutes et de manière préférée pendant 1 à 3 minutes, la vitesse de chauffage étant comprise entre 3 et 600 C/min.
Le traitement thermique court est avantageusement réalisé après un vieillissement naturel d'au moins 24 heures après la trempe et de préférence au moins 48 heures après la trempe. En effet, il est avantageux qu'un vieillissement ait lieu avec apparition de précipités durcissants pour que le traitement thermique court ait l'effet désiré. Typiquement, suite au traitement thermique court, la limite d'élasticité Rp0,2 est significativement plus faible, c'est-à-dire d'au moins 20 MPa ou même d'au moins 40 MPa dans les directions L et LT, par rapport à celle de la même tôle dans un état T3 ou T4. Le traitement thermique court n'est pas un revenu avec lequel on obtiendrait un état T8 mais un traitement thermique particulier qui permet d'obtenir un état non standardisé particulièrement apte à la mise en forme. En effet, une tôle à l'état T8 présente une limite d'élasticité supérieure à celle de la même tôle dans un état T3 ou T4 alors qu'après le traitement thermique court selon l'invention la limite d'élasticité
L'expression 1,4 Cu signifie que la teneur en cuivre exprimée en % en poids est multipliée par 1,4. La désignation des alliages se fait en conformité avec les règlements de The Aluminium Association, connus de l'homme du métier. Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture Rõõ la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rp0,2, et l'allongement à la rupture A%, sont déterminés par un essai de traction selon la norme NF
EN ISO 6892-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485-1.
Les tests de résistance à la corrosion sont effectués selon les normes ASTM
G34, ASTM
G85 A2 et ASTM G110.
Selon l'invention, on réalise après laminage sous forme de tôle, mise en solution, trempe et optionnellement planage et/ou traction au moins un traitement thermique court avec une durée et une température telles que la tôle atteint une température comprise entre 145 C et 175 C et de préférence entre 150 C et 170 C pendant 0,1 à 45 minutes, avantageusement de 0,2 à 20 minutes, de préférence pendant 0,5 à 5 minutes et de manière préférée pendant 1 à 3 minutes, la vitesse de chauffage étant comprise entre 3 et 600 C/min.
Le traitement thermique court est avantageusement réalisé après un vieillissement naturel d'au moins 24 heures après la trempe et de préférence au moins 48 heures après la trempe. En effet, il est avantageux qu'un vieillissement ait lieu avec apparition de précipités durcissants pour que le traitement thermique court ait l'effet désiré. Typiquement, suite au traitement thermique court, la limite d'élasticité Rp0,2 est significativement plus faible, c'est-à-dire d'au moins 20 MPa ou même d'au moins 40 MPa dans les directions L et LT, par rapport à celle de la même tôle dans un état T3 ou T4. Le traitement thermique court n'est pas un revenu avec lequel on obtiendrait un état T8 mais un traitement thermique particulier qui permet d'obtenir un état non standardisé particulièrement apte à la mise en forme. En effet, une tôle à l'état T8 présente une limite d'élasticité supérieure à celle de la même tôle dans un état T3 ou T4 alors qu'après le traitement thermique court selon l'invention la limite d'élasticité
7 est au contraire plus faible que celle d'un état T3 ou T4. Avantageusement, le traitement thermique court est réalisé de façon à obtenir un temps équivalent à 150 C de 0,5 à 35 minutes, de préférence de 1 à 20 minutes et de manière préférée de 2 à 10 minutes, le temps équivalent t, à 150 C est défini par la formule :
f exp(-16400 / T) dt t, _______________ exp(-16400 / Tref) où T (en Kelvin) est la température instantanée de traitement du métal, qui évolue avec le temps t (en minutes), et Tõf est une température de référence fixée à
K, t, est exprimé en minutes, la constante Q/R = 16400 K est dérivée de l'énergie d'activation pour la diffusion du Cu, pour laquelle la valeur Q =
136100 J/mol a été utilisée.
De manière surprenante, les présents inventeurs ont constaté que les propriétés mécaniques obtenues à l'issue du traitement thermique court sont stables dans le temps, ce qui permet d'utiliser les tôles dans l'état obtenu à l'issue du traitement thermique court à la place de tôle dans un état 0 ou dans un état W pour la mise en forme. De plus les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante, la vitesse de chauffage élevée lors du traitement thermique court et/ou une faible durée du traitement thermique court permettent d'obtenir une aptitude améliorée à la mise en forme tout en maintenant une résistance à la corrosion de la tôle issue du traitement thermique court, notamment à la corrosion intergranulaire et exfoliante, équivalente à celle d'une tôle à l'état T3 ou T4.
De manière préférée, pour le traitement thermique court, la vitesse de chauffage est comprise entre 10 et 400 C/min et préférentiellement entre 40 et 300 C/min.
La vitesse de chauffage est typiquement la pente moyenne de la température de la tôle en fonction du temps pendant le chauffage entre la température ambiante et 145 C.
Pour des tôles d'épaisseur inférieure à 6 mm la vitesse de chauffage est préférentiellement au moins 80 C/min.
De façon à limiter le temps équivalent à 150 C, il est préférable également de refroidir suffisamment vite les tôles après le traitement court. Avantageusement, lors du traitement thermique court la vitesse de refroidissement est comprise entre 1 et 1000 C/min, préférentiellement entre 10 et 800 C/min. La vitesse de refroidissement est typiquement la pente moyenne de la température de la tôle en fonction du temps pendant le refroidissement
f exp(-16400 / T) dt t, _______________ exp(-16400 / Tref) où T (en Kelvin) est la température instantanée de traitement du métal, qui évolue avec le temps t (en minutes), et Tõf est une température de référence fixée à
K, t, est exprimé en minutes, la constante Q/R = 16400 K est dérivée de l'énergie d'activation pour la diffusion du Cu, pour laquelle la valeur Q =
136100 J/mol a été utilisée.
De manière surprenante, les présents inventeurs ont constaté que les propriétés mécaniques obtenues à l'issue du traitement thermique court sont stables dans le temps, ce qui permet d'utiliser les tôles dans l'état obtenu à l'issue du traitement thermique court à la place de tôle dans un état 0 ou dans un état W pour la mise en forme. De plus les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante, la vitesse de chauffage élevée lors du traitement thermique court et/ou une faible durée du traitement thermique court permettent d'obtenir une aptitude améliorée à la mise en forme tout en maintenant une résistance à la corrosion de la tôle issue du traitement thermique court, notamment à la corrosion intergranulaire et exfoliante, équivalente à celle d'une tôle à l'état T3 ou T4.
De manière préférée, pour le traitement thermique court, la vitesse de chauffage est comprise entre 10 et 400 C/min et préférentiellement entre 40 et 300 C/min.
La vitesse de chauffage est typiquement la pente moyenne de la température de la tôle en fonction du temps pendant le chauffage entre la température ambiante et 145 C.
Pour des tôles d'épaisseur inférieure à 6 mm la vitesse de chauffage est préférentiellement au moins 80 C/min.
De façon à limiter le temps équivalent à 150 C, il est préférable également de refroidir suffisamment vite les tôles après le traitement court. Avantageusement, lors du traitement thermique court la vitesse de refroidissement est comprise entre 1 et 1000 C/min, préférentiellement entre 10 et 800 C/min. La vitesse de refroidissement est typiquement la pente moyenne de la température de la tôle en fonction du temps pendant le refroidissement
8 entre 145 C et 70 C ou même entre 145 C et 30 C. Dans un mode de réalisation de l'invention le refroidissement est réalisé par aspersion d'un liquide tel que par exemple de l'eau ou par immersion dans un tel liquide. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le refroidissement est réalisé à l'air avec optionnellement une convection forcée, la vitesse de refroidissement étant alors de préférence comprise entre 1 et 400 C/min, préférentiellement entre 40 et 200 C/min.
Avantageusement le traitement thermique court est réalisé dans un four de traitement en continu. Typiquement, un four de traitement en continu est un four tel que la tôle est approvisionnée sous la forme d'une bobine qui est déroulée de façon continue pour être traitée thermiquement dans le four puis refroidie et bobinée.
Les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante, non seulement le traitement thermique court permet de simplifier le procédé de fabrication des produits en supprimant la mise en forme sur état 0 ou W, mais de plus que le compromis entre résistance mécanique statique et tolérance aux dommages à l'état revenu est au moins identique ou même amélioré grâce au procédé de l'invention, par rapport à un procédé ne comprenant pas de traitement thermique court. En particulier pour une déformation supplémentaire à froid d'au moins 5% après traitement thermique court, le compromis obtenu entre résistance mécanique statique et ténacité est amélioré par rapport à l'état de la technique.
L'avantage du procédé selon l'invention est obtenu pour des produits ayant une teneur en cuivre comprise entre 2,1 et 3,9 % en poids. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, la teneur en cuivre est au moins de 2,8 % ou 3% en poids. Une teneur en cuivre maximale de 3,7 ou 3,4 % en poids est préférée.
La teneur en lithium est comprise entre 0,6% ou 0,7% et 2,0 % en poids.
Avantageusement, la teneur en lithium est au moins 0,70 % en poids. Une teneur en lithium maximale de 1,4 ou même 1,1 % en poids est préférée.
La teneur en magnésium est comprise entre 0,1% et 1,0% en poids.
Préférentiellement, la teneur en magnésium est au moins de 0,2 % ou même 0,25 % en poids. Dans un mode de réalisation de l'invention la teneur maximale en magnésium est de 0,6 c'/o en poids.
Avantageusement le traitement thermique court est réalisé dans un four de traitement en continu. Typiquement, un four de traitement en continu est un four tel que la tôle est approvisionnée sous la forme d'une bobine qui est déroulée de façon continue pour être traitée thermiquement dans le four puis refroidie et bobinée.
Les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante, non seulement le traitement thermique court permet de simplifier le procédé de fabrication des produits en supprimant la mise en forme sur état 0 ou W, mais de plus que le compromis entre résistance mécanique statique et tolérance aux dommages à l'état revenu est au moins identique ou même amélioré grâce au procédé de l'invention, par rapport à un procédé ne comprenant pas de traitement thermique court. En particulier pour une déformation supplémentaire à froid d'au moins 5% après traitement thermique court, le compromis obtenu entre résistance mécanique statique et ténacité est amélioré par rapport à l'état de la technique.
L'avantage du procédé selon l'invention est obtenu pour des produits ayant une teneur en cuivre comprise entre 2,1 et 3,9 % en poids. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, la teneur en cuivre est au moins de 2,8 % ou 3% en poids. Une teneur en cuivre maximale de 3,7 ou 3,4 % en poids est préférée.
La teneur en lithium est comprise entre 0,6% ou 0,7% et 2,0 % en poids.
Avantageusement, la teneur en lithium est au moins 0,70 % en poids. Une teneur en lithium maximale de 1,4 ou même 1,1 % en poids est préférée.
La teneur en magnésium est comprise entre 0,1% et 1,0% en poids.
Préférentiellement, la teneur en magnésium est au moins de 0,2 % ou même 0,25 % en poids. Dans un mode de réalisation de l'invention la teneur maximale en magnésium est de 0,6 c'/o en poids.
9 La teneur en argent est comprise entre 0 ')/0 et 0,6 % en poids. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, la teneur en argent est comprise entre 0,1 et 0,5 % en poids et de manière préférée entre 0,15 et 0,4 % en poids. L'addition d'argent contribue à améliorer le compromis de propriétés mécaniques des produits obtenus par le procédé
selon l'invention.
La teneur en zinc est comprise entre 0 % et 1 % en poids. De manière préférée, la teneur en zinc est inférieure à 0,6 % en poids, de préférence inférieure à 0,40% en poids. Le zinc est généralement une impureté indésirable, notamment en raison de sa contribution à la densité
de l'alliage, dans un mode de réalisation de l'invention la teneur en zinc est inférieure à
0,2% en poids et de préférence inférieure à 0,04 % en poids. Cependant dans un autre mode de réalisation le zinc peut être utilisé seul ou en combinaison avec l'argent, une teneur minimale en zinc de 0,2 % en poids est alors avantageuse.
L'alliage contient également au moins un élément pouvant contribuer au contrôle de la taille de grain choisi parmi Zr, Mn, Cr, Sc, Hf et Ti, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,18 % en poids pour Zr, 0,1 à 0,6% en poids pour Mn, 0,05 à
0,3 % en poids pour Cr, 0,02 à 0,2 % en poids pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf et de 0,01 à
0,15 % en poids pour Ti. De manière préférée on choisit d'ajouter entre 0,08 et 0,15 % en poids de zirconium et entre 0,01 et 0,10 % en poids de titane et on limite la teneur en Mn, Cr, Sc et Hf à au maximum 0,05 % en poids, ces éléments pouvant avoir un effet défavorable, notamment sur la densité et n'étant ajoutés que pour favoriser encore l'obtention d'une structure essentiellement non-recristallisée si nécessaire.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la teneur en zirconium est au moins égale à 0,11 % en poids.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la teneur en manganèse est comprise entre 0,2 et 0,4 % en poids et la teneur en zirconium est inférieure à 0,04 %
en poids.
La somme de la teneur en fer et de la teneur en silicium est au plus de 0,20 %
en poids. De préférence, les teneurs en fer et en silicium sont chacune au plus de 0,08 %
en poids. Dans une réalisation avantageuse de l'invention les teneurs en fer et en silicium sont au plus de 0,06 % et 0,04 % en poids, respectivement. Une teneur en fer et en silicium contrôlée et limitée contribue à l'amélioration du compromis entre résistance mécanique et tolérance =
aux dommages.
Les autres éléments on une teneur au plus 0,05% en poids chacun et 0,15% en poids au total, il s'agit d'impuretés inévitables, le reste est de l'aluminium.
Le procédé de fabrication selon l'invention comprend les étapes d'élaboration, coulée, laminage, mise en solution, trempe, optionnellement planage et/ou traction et traitement thermique court.
Dans une première étape, on élabore un bain de métal liquide de façon à
obtenir un alliage d'aluminium de composition selon l'invention.
Le bain de métal liquide est ensuite coulé sous forme de plaque de laminage.
La plaque de laminage peut ensuite optionnellement être homogénéisée de façon à atteindre une température comprise entre 450 C et 550 et de préférence entre 480 C et pendant une durée comprise entre 5 et 60 heures. Le traitement d'homogénéisation peut être réalisé en un ou plusieurs paliers.
La plaque de laminage est ensuite laminée à chaud et optionnellement à froid en une tôle.
L'épaisseur de ladite tôle est comprise entre 0,5 et 10 mm, avantageusement entre 0,8 et 8 mm et de préférence entre 1 et 6 mm.
Le produit ainsi obtenu est ensuite mis en solution typiquement par un traitement thermique permettant d'atteindre une température comprise entre 490 et 530 C pendant 5 min à 8 h, puis trempé typiquement avec de l'eau à température ambiante ou préférentiellement de l'eau froide.
On peut optionnellement réaliser ensuite un planage et/ou on tractionne de façon contrôlée la tôle ainsi mise en solution et trempée, avec une déformation cumulée d'au moins 0,5% et inférieure à 3%. Lorsque qu'un planage est réalisé, la déformation effectuée lors du planage n'est pas toujours connue précisément mais elle est estimée à environ 0,5 %.
Quand elle est réalisée, la traction contrôlée est mise en oeuvre avec une déformation permanente comprise entre 0,5 à 2,5 % et de préférence comprise entre 0,5 à 1,5 %. Cependant dans un mode de réalisation de l'invention on réalise le traitement thermique court directement après trempe sans écrouissage intermédiaire, mais avantageusement après un vieillissement naturel d'au moins 24 heures. Ce mode de réalisation sans écrouissage intermédiaire est avantageux en particulier lorsque les étapes de mise en solution, trempe et traitement thermique court sont réalisées en continu dans un four de traitement en continu. Par ailleurs les présents inventeurs ont constaté qu'en l'absence d'écrouissage intermédiaire entre trempe et traitement thermique court des défauts tels que les lignes de Lüders apparaissant après mise en forme pouvaient être supprimés dans certains cas.
Le produit subit ensuite un traitement thermique court déjà décrit.
A l'issue du traitement thermique court, la tôle obtenue par le procédé selon l'invention présente avantageusement, typiquement pendant au moins 50 jours et même pendant au moins 200 jours, après traitement thermique court, une limite d'élasticité
R0,2(L) et/ou R0,2(LT) comprise entre 75% et 90%, préférentiellement entre 80 et 85% et de préférence entre 81% et 84% de la limite d'élasticité dans la même direction d'une tôle de même composition à l'état T4 ou T3 ayant subi la même traction contrôlée après trempe, au moins une propriété choisie parmi un rapport Rn, /Rp0,2 (L) d'au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45 et un rapport Rn, /Rp0,2 (LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50 et présente au moins une propriété de résistance à la corrosion choisie parmi une cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM
de P et/ou EA et une corrosion intergranulaire peu développée pour des tôles soumises aux conditions de la norme ASTM G110.
Dans un mode de réalisation avantageux, à l'issue du traitement thermique court, la tôle obtenue par le procédé selon l'invention présente typiquement pendant au moins 50 jours et même pendant au moins 200 jours après traitement thermique court, une combinaison d'au moins une propriété choisie parmi R0,2(L) d'au moins 220 MPa et de préférence d'au moins 250 MPa, R02(LT) d'au moins 200 MPa et de préférence d'au moins 230 MPa, R,,,(L) d'au moins 340 MPa et de préférence d'au moins 380 MPa, R,,,(LT) d'au moins 320 MPa et de préférence d'au moins 360 MPa avec une propriété choisie parmi A%(L) au moins 14% et de préférence au moins 15%, A%(LT) au moins 24% et de préférence au moins 26%, Rn, /Rp0,2 (L) au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45, Rn., /Rp0,2 (LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50 et présente au moins une propriété
de résistance à la corrosion choisie parmi une cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM G85 A2 de P et/ou EA et une corrosion intergranulaire peu développée pour des tôles soumises aux conditions de la norme ASTM
G110.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention à l'issue du traitement thermique court, la tôle obtenue par le procédé selon l'invention présente un rapport Rn, /Rp0,2 dans la direction LT d'au moins 1,52 ou 1,53.
Avantageusement, pendant au moins 50 jours et manière préférée pendant au moins 200 jours après le traitement thermique court, la tôle obtenue par le procédé
selon l'invention présente une limite d'élasticité R0,2(L) inférieure à 290 MPa et de préférence inférieure à
280 MPa et Rp0,2(LT) inférieure à 270 MPa et/ou une résistance à rupture Rn,(L) inférieure à
410 MPa et de préférence inférieure à 400 MPa et Rp0,2(LT) inférieure à 390 MPa.
Avantageusement la cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM G85 A2 est P ou P-EA.
Dans le cadre de l'invention on considère que la corrosion intergranulaire pour les tôles soumises aux conditions de la norme ASTM G110 est peu développée si elle correspond aux images des figures 1 ou 2. Avantageusement, la tôle obtenue par le procédé
selon l'invention présente une résistance à la corrosion intercristalline au moins égale à celle d'une tôle de même composition à l'état T3 ou T4.
A l'issue du traitement thermique court, la tôle peut être stockée sans difficultés particulières grâce à sa résistance à la corrosion intercristalline. La tôle issue du traitement thermique court est prête pour une déformation supplémentaire à froid, notamment une opération de mise en forme en 3 dimensions. Un avantage de l'invention est que cette déformation supplémentaire peut atteindre localement ou de façon généralisée des valeurs de 6 à 8% ou même jusque 10%. Pour atteindre des propriétés mécaniques suffisantes à
l'issue du revenu à l'état T8, une déformation minimale cumulée de 2% entre ladite déformation supplémentaire et la déformation cumulée par planage et/ou on traction contrôlée optionnellement réalisée avant le traitement thermique court est avantageuse. De manière préférée, la déformation supplémentaire à froid est localement ou de façon généralisée d'au moins 1% de préférence au moins 4% et de manière préférée d'au moins 6%.
On réalise enfin un revenu dans lequel ladite tôle ainsi mise en forme atteint une température comprise entre 130 et 170 C, avantageusement entre 145 et 165 C
et de préférence entre 150 et 160 C pendant 5 à 100 heures et de préférence de 10 à
70h. Le revenu peut-être réalisé en un ou plusieurs paliers.
Avantageusement la déformation à froid est effectuée par un ou plusieurs procédés de mise en forme tels que l'étirage, l'étirage-formage, l'emboutissage, le fluotournage ou le pliage.
Dans une réalisation avantageuse, il s'agit d'une mise en forme dans les trois dimensions de l'espace pour obtenir une pièce de forme complexe, de préférence par étirage-formage.
Ainsi le produit obtenu à l'issue du traitement thermique court peut être mis en forme comme un produit dans un état 0 ou un produit dans un état W. Cependant, par rapport à
un produit dans un état 0 il a l'avantage de ne plus nécessiter de mise en solution et trempe pour atteindre les propriétés mécaniques finales, un simple traitement de revenu étant suffisant. Par rapport à un produit à dans un état W, il a l'avantage d'être stable et de ne pas nécessiter de chambre froide et de ne pas poser de problèmes liés à la déformation de cet état. Le produit présente également l'avantage en général de ne pas générer de lignes de Lüders rédhibitoires lors de la mise en forme. Ainsi on peut par exemple effectuer le traitement thermique court chez le fabriquant de tôle, le stocker sans précautions particulière grâce à sa résistance élevée à la corrosion intergranulaire et effectuer la mise en forme chez le fabricant de structure aéronautique, directement sur le produit livré. Le procédé selon l'invention permet d'effectuer la mise en forme en 3 dimensions d'une tôle à
l'issue du traitement thermique court sans que la tôle ne soit dans un état T8, un état 0 ou un état W avant cette mise en forme en 3 dimensions.
De manière surprenante, le compromis entre les propriétés mécaniques statiques et les propriétés de tolérance aux dommages obtenues à l'issue du revenu est avantageux par rapport à celui obtenue pour un traitement semblable ne comprenant pas de traitement thermique court.
L'utilisation d'un produit susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention comprenant les étapes de traitement thermique court, déformation à froid et revenu pour la fabrication d'un élément de structure pour avion, notamment d'une peau de fuselage est particulièrement avantageux.
Exemple Dans cet exemple, on a comparé des conditions de traitement thermique court pour une tôle en alliage AA2198 d'épaisseur 4,3 mm. Une plaque de laminage en alliage AA2198 dont la composition est donnée 'dans le Tableau 1 a été homogénéisée puis laminée à
chaud jusqu'à
l'épaisseur 4,3 mm. Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution 30 mn à
505 C puis trempées à l'eau.
Tableau 1. Composition de la tôle en alliage AA2198 utilisée, en % en poids.
Si Fe Cu Mn Mg Zr Li Ag Ti Zn 0,03 0,05 3,3 0,05 0,34 0,14 0,99 0,28 0,03 0,03 Les tôles ont ensuite été tractionnées de façon contrôlée. La traction contrôlée a été réalisée avec un allongement permanent de 2 %. Le vieillissement naturel a été d'au moins 24 heures après la trempe.
Les tôles ont ensuite subi un traitement thermique court dont les conditions sont données dans le Tableau 2. Les vitesses de chauffage les plus élevées, représentatives des vitesses de chauffages obtenues dans un four de traitement en continu, ont été obtenues par immersion dans un bain d'huile tandis que les vitesses de chauffage les plus faibles ont été obtenues par traitement à l'air contrôlé, représentatif des conditions industrielles dans un four statique. La vitesse de refroidissement était de l'ordre de 60 C / min pour l'ensemble des essais.
Tableau 2 - Conditions de traitement thermique court Invention Echantillon Vitesse de Durée de Température Temps ou chauffage maintien de maintien équivalent à
( C/min) (min) ( C) Référence 150 C (min) Référence S - - - _ Invention H1 100 1 150 1,3 Invention H2 100 2 150 2,3 ' Invention H4 100 4 150 4,3 Invention H8 100 8 150 8,3 Invention H16 100 16 150 16,3 Invention H30 100 30 150 30,3 Référence A30 0,33 30 150 61,8 Référence A60 0,33 60 150 91,8 Référence A120 0,33 120 150 151,8 -Référence A240 0,33 240 150 271,8 Les propriétés mécaniques statiques après traitement thermique court ont été
caractérisées dans les directions longitudinale (L) et transverse (LT) et sont présentées dans le Tableau 3.
Tableau 3 - Propriétés mécaniques statiques en MPa (R0,2 et R.) ou en % (A%) Echantillon Rp0,2 (L) Rrr, (L) A%(L) R0,2 (LT) Rõ, (LT) A%(LT) S 322 438 13,4 288 408 23,2 H1 274 394 14,4 246 373 24,2 H2 271 393 14,0 246 373 26,0 H4 261 384 13,2 238 366 26,9 H8 260 382 13,8 236 365 25,4 H16 259 383 13,8 234 365 25,5 H30 257 384 13,5 233 364 27,1 A30 262 387 14,2 239 370 27,1 A60 261 391 14,9 237 368 26,4 A120 265 391 15,2 240 369 27,3 A240 285 403 16,5 254 375 27,4 Les propriétés de résistance à la corrosion des tôles ont été évaluées dans les conditions des essais normalisés de corrosion intergranulaire (ASTM G110) et de corrosion exfoliante (MASTMAASIS dry bottom ASTM G85-A2). La durée d'essai d'immersion du test ASTM
G110 est de 6h et la durée d'essai du test MASTMAASIS est de 750h. Les caractérisations ont été effectuées en surface ( peau ) et après usinage d'un dixième de l'épaisseur ( T/10 ).
Les résultats des essais de corrosion intergranulaire selon ASTM G110 sont présentés dans le Tableau 4.
Les coupes micrographiques représentatives d'une corrosion intergranulaire peu développée et piqûres sont données sur les Figures 1 (échantillon S) et 2 (échantillon H2).
Les observations ont été faites au microscope optique à des grandissements de X200. Une coupe micrographique représentative d'une corrosion intergranulaire développée et piqûres est donné sur la Figure 3 (échantillon A30). Une coupe micrographique représentative d'une corrosion intergranulaire développée est donnée sur la Figure 4 (échantillon A120).
Tableau 4 : résultats des essais de corrosion intergranulaire selon ASTM G110 Echantillon Surface testée Peau T/10 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée + piqûre H1 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H2 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H4 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H8 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H16 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H30 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre A30 C.I. développée + piqûre C.I. développée + piqûre A60 C.I. développée C.I. développée A120 C.I. développée C.I. développée A240 C.I. développée C.I. développée C.I: corrosion intergranulaire Les résultats des essais de corrosion exfoliante côtés selon la norme ASTM G34 pour les tôles soumises aux conditions du test MASTMAASIS (dry bottom ASTM G85-A2) sont présentés dans le Tableau 5.
Tableau 5 ¨ Résultats des essais de corrosion exfoliante dans les conditions du test MASTMAASIS (dry bottom ASTM G85-A2).
Echantillon Surface testée Peau T/10 Hi P-EA P-EA
L'échantillon S est un échantillon à l'état T3. Il ne présente pas des propriétés mécaniques permettant d'envisager sa mise en forme pour les déformations les plus élevées. Les échantillons A30, A60 , A120 , A240 présentent des propriétés mécaniques permettant d'envisager la mise en forme pour les déformations les plus élevées mais présentent une résistance à la corrosion nécessitant des précautions particulières lors du stockage.
Les échantillons H1, I-12, H4, H8, 1116 et H30 présentent simultanément des propriétés mécaniques permettant d'envisager sa mise en forme pour les déformations les plus élevées et une résistance à la corrosion permettant d'envisager un stockage sans précautions particulières. L'échantillon H1 présente cependant des propriétés mécaniques un peu moins favorables, notamment en termes d'allongement dans la direction LT.
L'échantillon 1130 présente des propriétés un peu moins favorables, en particulier en termes de résistance à la corrosion.
selon l'invention.
La teneur en zinc est comprise entre 0 % et 1 % en poids. De manière préférée, la teneur en zinc est inférieure à 0,6 % en poids, de préférence inférieure à 0,40% en poids. Le zinc est généralement une impureté indésirable, notamment en raison de sa contribution à la densité
de l'alliage, dans un mode de réalisation de l'invention la teneur en zinc est inférieure à
0,2% en poids et de préférence inférieure à 0,04 % en poids. Cependant dans un autre mode de réalisation le zinc peut être utilisé seul ou en combinaison avec l'argent, une teneur minimale en zinc de 0,2 % en poids est alors avantageuse.
L'alliage contient également au moins un élément pouvant contribuer au contrôle de la taille de grain choisi parmi Zr, Mn, Cr, Sc, Hf et Ti, la quantité de l'élément, s'il est choisi, étant de 0,05 à 0,18 % en poids pour Zr, 0,1 à 0,6% en poids pour Mn, 0,05 à
0,3 % en poids pour Cr, 0,02 à 0,2 % en poids pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf et de 0,01 à
0,15 % en poids pour Ti. De manière préférée on choisit d'ajouter entre 0,08 et 0,15 % en poids de zirconium et entre 0,01 et 0,10 % en poids de titane et on limite la teneur en Mn, Cr, Sc et Hf à au maximum 0,05 % en poids, ces éléments pouvant avoir un effet défavorable, notamment sur la densité et n'étant ajoutés que pour favoriser encore l'obtention d'une structure essentiellement non-recristallisée si nécessaire.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la teneur en zirconium est au moins égale à 0,11 % en poids.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la teneur en manganèse est comprise entre 0,2 et 0,4 % en poids et la teneur en zirconium est inférieure à 0,04 %
en poids.
La somme de la teneur en fer et de la teneur en silicium est au plus de 0,20 %
en poids. De préférence, les teneurs en fer et en silicium sont chacune au plus de 0,08 %
en poids. Dans une réalisation avantageuse de l'invention les teneurs en fer et en silicium sont au plus de 0,06 % et 0,04 % en poids, respectivement. Une teneur en fer et en silicium contrôlée et limitée contribue à l'amélioration du compromis entre résistance mécanique et tolérance =
aux dommages.
Les autres éléments on une teneur au plus 0,05% en poids chacun et 0,15% en poids au total, il s'agit d'impuretés inévitables, le reste est de l'aluminium.
Le procédé de fabrication selon l'invention comprend les étapes d'élaboration, coulée, laminage, mise en solution, trempe, optionnellement planage et/ou traction et traitement thermique court.
Dans une première étape, on élabore un bain de métal liquide de façon à
obtenir un alliage d'aluminium de composition selon l'invention.
Le bain de métal liquide est ensuite coulé sous forme de plaque de laminage.
La plaque de laminage peut ensuite optionnellement être homogénéisée de façon à atteindre une température comprise entre 450 C et 550 et de préférence entre 480 C et pendant une durée comprise entre 5 et 60 heures. Le traitement d'homogénéisation peut être réalisé en un ou plusieurs paliers.
La plaque de laminage est ensuite laminée à chaud et optionnellement à froid en une tôle.
L'épaisseur de ladite tôle est comprise entre 0,5 et 10 mm, avantageusement entre 0,8 et 8 mm et de préférence entre 1 et 6 mm.
Le produit ainsi obtenu est ensuite mis en solution typiquement par un traitement thermique permettant d'atteindre une température comprise entre 490 et 530 C pendant 5 min à 8 h, puis trempé typiquement avec de l'eau à température ambiante ou préférentiellement de l'eau froide.
On peut optionnellement réaliser ensuite un planage et/ou on tractionne de façon contrôlée la tôle ainsi mise en solution et trempée, avec une déformation cumulée d'au moins 0,5% et inférieure à 3%. Lorsque qu'un planage est réalisé, la déformation effectuée lors du planage n'est pas toujours connue précisément mais elle est estimée à environ 0,5 %.
Quand elle est réalisée, la traction contrôlée est mise en oeuvre avec une déformation permanente comprise entre 0,5 à 2,5 % et de préférence comprise entre 0,5 à 1,5 %. Cependant dans un mode de réalisation de l'invention on réalise le traitement thermique court directement après trempe sans écrouissage intermédiaire, mais avantageusement après un vieillissement naturel d'au moins 24 heures. Ce mode de réalisation sans écrouissage intermédiaire est avantageux en particulier lorsque les étapes de mise en solution, trempe et traitement thermique court sont réalisées en continu dans un four de traitement en continu. Par ailleurs les présents inventeurs ont constaté qu'en l'absence d'écrouissage intermédiaire entre trempe et traitement thermique court des défauts tels que les lignes de Lüders apparaissant après mise en forme pouvaient être supprimés dans certains cas.
Le produit subit ensuite un traitement thermique court déjà décrit.
A l'issue du traitement thermique court, la tôle obtenue par le procédé selon l'invention présente avantageusement, typiquement pendant au moins 50 jours et même pendant au moins 200 jours, après traitement thermique court, une limite d'élasticité
R0,2(L) et/ou R0,2(LT) comprise entre 75% et 90%, préférentiellement entre 80 et 85% et de préférence entre 81% et 84% de la limite d'élasticité dans la même direction d'une tôle de même composition à l'état T4 ou T3 ayant subi la même traction contrôlée après trempe, au moins une propriété choisie parmi un rapport Rn, /Rp0,2 (L) d'au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45 et un rapport Rn, /Rp0,2 (LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50 et présente au moins une propriété de résistance à la corrosion choisie parmi une cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM
de P et/ou EA et une corrosion intergranulaire peu développée pour des tôles soumises aux conditions de la norme ASTM G110.
Dans un mode de réalisation avantageux, à l'issue du traitement thermique court, la tôle obtenue par le procédé selon l'invention présente typiquement pendant au moins 50 jours et même pendant au moins 200 jours après traitement thermique court, une combinaison d'au moins une propriété choisie parmi R0,2(L) d'au moins 220 MPa et de préférence d'au moins 250 MPa, R02(LT) d'au moins 200 MPa et de préférence d'au moins 230 MPa, R,,,(L) d'au moins 340 MPa et de préférence d'au moins 380 MPa, R,,,(LT) d'au moins 320 MPa et de préférence d'au moins 360 MPa avec une propriété choisie parmi A%(L) au moins 14% et de préférence au moins 15%, A%(LT) au moins 24% et de préférence au moins 26%, Rn, /Rp0,2 (L) au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45, Rn., /Rp0,2 (LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50 et présente au moins une propriété
de résistance à la corrosion choisie parmi une cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM G85 A2 de P et/ou EA et une corrosion intergranulaire peu développée pour des tôles soumises aux conditions de la norme ASTM
G110.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention à l'issue du traitement thermique court, la tôle obtenue par le procédé selon l'invention présente un rapport Rn, /Rp0,2 dans la direction LT d'au moins 1,52 ou 1,53.
Avantageusement, pendant au moins 50 jours et manière préférée pendant au moins 200 jours après le traitement thermique court, la tôle obtenue par le procédé
selon l'invention présente une limite d'élasticité R0,2(L) inférieure à 290 MPa et de préférence inférieure à
280 MPa et Rp0,2(LT) inférieure à 270 MPa et/ou une résistance à rupture Rn,(L) inférieure à
410 MPa et de préférence inférieure à 400 MPa et Rp0,2(LT) inférieure à 390 MPa.
Avantageusement la cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM G85 A2 est P ou P-EA.
Dans le cadre de l'invention on considère que la corrosion intergranulaire pour les tôles soumises aux conditions de la norme ASTM G110 est peu développée si elle correspond aux images des figures 1 ou 2. Avantageusement, la tôle obtenue par le procédé
selon l'invention présente une résistance à la corrosion intercristalline au moins égale à celle d'une tôle de même composition à l'état T3 ou T4.
A l'issue du traitement thermique court, la tôle peut être stockée sans difficultés particulières grâce à sa résistance à la corrosion intercristalline. La tôle issue du traitement thermique court est prête pour une déformation supplémentaire à froid, notamment une opération de mise en forme en 3 dimensions. Un avantage de l'invention est que cette déformation supplémentaire peut atteindre localement ou de façon généralisée des valeurs de 6 à 8% ou même jusque 10%. Pour atteindre des propriétés mécaniques suffisantes à
l'issue du revenu à l'état T8, une déformation minimale cumulée de 2% entre ladite déformation supplémentaire et la déformation cumulée par planage et/ou on traction contrôlée optionnellement réalisée avant le traitement thermique court est avantageuse. De manière préférée, la déformation supplémentaire à froid est localement ou de façon généralisée d'au moins 1% de préférence au moins 4% et de manière préférée d'au moins 6%.
On réalise enfin un revenu dans lequel ladite tôle ainsi mise en forme atteint une température comprise entre 130 et 170 C, avantageusement entre 145 et 165 C
et de préférence entre 150 et 160 C pendant 5 à 100 heures et de préférence de 10 à
70h. Le revenu peut-être réalisé en un ou plusieurs paliers.
Avantageusement la déformation à froid est effectuée par un ou plusieurs procédés de mise en forme tels que l'étirage, l'étirage-formage, l'emboutissage, le fluotournage ou le pliage.
Dans une réalisation avantageuse, il s'agit d'une mise en forme dans les trois dimensions de l'espace pour obtenir une pièce de forme complexe, de préférence par étirage-formage.
Ainsi le produit obtenu à l'issue du traitement thermique court peut être mis en forme comme un produit dans un état 0 ou un produit dans un état W. Cependant, par rapport à
un produit dans un état 0 il a l'avantage de ne plus nécessiter de mise en solution et trempe pour atteindre les propriétés mécaniques finales, un simple traitement de revenu étant suffisant. Par rapport à un produit à dans un état W, il a l'avantage d'être stable et de ne pas nécessiter de chambre froide et de ne pas poser de problèmes liés à la déformation de cet état. Le produit présente également l'avantage en général de ne pas générer de lignes de Lüders rédhibitoires lors de la mise en forme. Ainsi on peut par exemple effectuer le traitement thermique court chez le fabriquant de tôle, le stocker sans précautions particulière grâce à sa résistance élevée à la corrosion intergranulaire et effectuer la mise en forme chez le fabricant de structure aéronautique, directement sur le produit livré. Le procédé selon l'invention permet d'effectuer la mise en forme en 3 dimensions d'une tôle à
l'issue du traitement thermique court sans que la tôle ne soit dans un état T8, un état 0 ou un état W avant cette mise en forme en 3 dimensions.
De manière surprenante, le compromis entre les propriétés mécaniques statiques et les propriétés de tolérance aux dommages obtenues à l'issue du revenu est avantageux par rapport à celui obtenue pour un traitement semblable ne comprenant pas de traitement thermique court.
L'utilisation d'un produit susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention comprenant les étapes de traitement thermique court, déformation à froid et revenu pour la fabrication d'un élément de structure pour avion, notamment d'une peau de fuselage est particulièrement avantageux.
Exemple Dans cet exemple, on a comparé des conditions de traitement thermique court pour une tôle en alliage AA2198 d'épaisseur 4,3 mm. Une plaque de laminage en alliage AA2198 dont la composition est donnée 'dans le Tableau 1 a été homogénéisée puis laminée à
chaud jusqu'à
l'épaisseur 4,3 mm. Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution 30 mn à
505 C puis trempées à l'eau.
Tableau 1. Composition de la tôle en alliage AA2198 utilisée, en % en poids.
Si Fe Cu Mn Mg Zr Li Ag Ti Zn 0,03 0,05 3,3 0,05 0,34 0,14 0,99 0,28 0,03 0,03 Les tôles ont ensuite été tractionnées de façon contrôlée. La traction contrôlée a été réalisée avec un allongement permanent de 2 %. Le vieillissement naturel a été d'au moins 24 heures après la trempe.
Les tôles ont ensuite subi un traitement thermique court dont les conditions sont données dans le Tableau 2. Les vitesses de chauffage les plus élevées, représentatives des vitesses de chauffages obtenues dans un four de traitement en continu, ont été obtenues par immersion dans un bain d'huile tandis que les vitesses de chauffage les plus faibles ont été obtenues par traitement à l'air contrôlé, représentatif des conditions industrielles dans un four statique. La vitesse de refroidissement était de l'ordre de 60 C / min pour l'ensemble des essais.
Tableau 2 - Conditions de traitement thermique court Invention Echantillon Vitesse de Durée de Température Temps ou chauffage maintien de maintien équivalent à
( C/min) (min) ( C) Référence 150 C (min) Référence S - - - _ Invention H1 100 1 150 1,3 Invention H2 100 2 150 2,3 ' Invention H4 100 4 150 4,3 Invention H8 100 8 150 8,3 Invention H16 100 16 150 16,3 Invention H30 100 30 150 30,3 Référence A30 0,33 30 150 61,8 Référence A60 0,33 60 150 91,8 Référence A120 0,33 120 150 151,8 -Référence A240 0,33 240 150 271,8 Les propriétés mécaniques statiques après traitement thermique court ont été
caractérisées dans les directions longitudinale (L) et transverse (LT) et sont présentées dans le Tableau 3.
Tableau 3 - Propriétés mécaniques statiques en MPa (R0,2 et R.) ou en % (A%) Echantillon Rp0,2 (L) Rrr, (L) A%(L) R0,2 (LT) Rõ, (LT) A%(LT) S 322 438 13,4 288 408 23,2 H1 274 394 14,4 246 373 24,2 H2 271 393 14,0 246 373 26,0 H4 261 384 13,2 238 366 26,9 H8 260 382 13,8 236 365 25,4 H16 259 383 13,8 234 365 25,5 H30 257 384 13,5 233 364 27,1 A30 262 387 14,2 239 370 27,1 A60 261 391 14,9 237 368 26,4 A120 265 391 15,2 240 369 27,3 A240 285 403 16,5 254 375 27,4 Les propriétés de résistance à la corrosion des tôles ont été évaluées dans les conditions des essais normalisés de corrosion intergranulaire (ASTM G110) et de corrosion exfoliante (MASTMAASIS dry bottom ASTM G85-A2). La durée d'essai d'immersion du test ASTM
G110 est de 6h et la durée d'essai du test MASTMAASIS est de 750h. Les caractérisations ont été effectuées en surface ( peau ) et après usinage d'un dixième de l'épaisseur ( T/10 ).
Les résultats des essais de corrosion intergranulaire selon ASTM G110 sont présentés dans le Tableau 4.
Les coupes micrographiques représentatives d'une corrosion intergranulaire peu développée et piqûres sont données sur les Figures 1 (échantillon S) et 2 (échantillon H2).
Les observations ont été faites au microscope optique à des grandissements de X200. Une coupe micrographique représentative d'une corrosion intergranulaire développée et piqûres est donné sur la Figure 3 (échantillon A30). Une coupe micrographique représentative d'une corrosion intergranulaire développée est donnée sur la Figure 4 (échantillon A120).
Tableau 4 : résultats des essais de corrosion intergranulaire selon ASTM G110 Echantillon Surface testée Peau T/10 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée + piqûre H1 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H2 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H4 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H8 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H16 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre H30 C.I. peu développée + piqûre C.I. peu développée +
piqûre A30 C.I. développée + piqûre C.I. développée + piqûre A60 C.I. développée C.I. développée A120 C.I. développée C.I. développée A240 C.I. développée C.I. développée C.I: corrosion intergranulaire Les résultats des essais de corrosion exfoliante côtés selon la norme ASTM G34 pour les tôles soumises aux conditions du test MASTMAASIS (dry bottom ASTM G85-A2) sont présentés dans le Tableau 5.
Tableau 5 ¨ Résultats des essais de corrosion exfoliante dans les conditions du test MASTMAASIS (dry bottom ASTM G85-A2).
Echantillon Surface testée Peau T/10 Hi P-EA P-EA
L'échantillon S est un échantillon à l'état T3. Il ne présente pas des propriétés mécaniques permettant d'envisager sa mise en forme pour les déformations les plus élevées. Les échantillons A30, A60 , A120 , A240 présentent des propriétés mécaniques permettant d'envisager la mise en forme pour les déformations les plus élevées mais présentent une résistance à la corrosion nécessitant des précautions particulières lors du stockage.
Les échantillons H1, I-12, H4, H8, 1116 et H30 présentent simultanément des propriétés mécaniques permettant d'envisager sa mise en forme pour les déformations les plus élevées et une résistance à la corrosion permettant d'envisager un stockage sans précautions particulières. L'échantillon H1 présente cependant des propriétés mécaniques un peu moins favorables, notamment en termes d'allongement dans la direction LT.
L'échantillon 1130 présente des propriétés un peu moins favorables, en particulier en termes de résistance à la corrosion.
Claims (13)
1. Procédé de fabrication d'un produit laminé à base d'alliage d'aluminium notamment pour l'industrie aéronautique dans lequel, successivement, a) on élabore un bain de métal liquide à base d'aluminium comprenant 2,1 à 3,9 %
en poids de Cu, 0,6 à 2.0 % en poids de Li, 0,1 à 1,0 % en poids de Mg, 0 à
0,6 % en poids d'Ag, 0 à 1% % en poids de Zn, au plus 0,20 % en poids de la somme de Fe et de Si, au moins un élément choisi parmi Zr, Mn, Cr, Sc, Hf et Ti, la quantité dudit élément, s'il est choisi, étant 0,05 à 0,18 % en poids pour Zr, 0,1 à 0,6% en poids pour Mn, 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr, 0,02 à 0,2 %
en poids pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf et de 0,01 à 0,15 % en poids pour Ti, les autres éléments au plus 0,05% en poids chacun et 0,15% en poids au total, le reste aluminium ;
b) on coule une plaque de laminage à partir dudit bain de métal liquide ;
c) optionnellement, on homogénéise ladite plaque de laminage ;
d) on lamine à chaud et optionnellement à froid ladite plaque de laminage en une tôle d'épaisseur comprise entre 0,5 et 10 mm, e) on met en solution ladite tôle et on la trempe;
f) optionnellement on réalise un planage et/ou on tractionne de façon contrôlée ladite tôle avec une déformation cumulée d'au moins 0,5% et inférieure à 3%, g) on réalise un traitement thermique court dans lequel ladite tôle atteint une température comprise entre 145°C et 175°C et de préférence entre 150°C et 170°C pendant 0,1 à 45 minutes et de préférence pendant 0,5 à 5 minutes, la vitesse de chauffage étant comprise entre 3 et 600 °C/min.
en poids de Cu, 0,6 à 2.0 % en poids de Li, 0,1 à 1,0 % en poids de Mg, 0 à
0,6 % en poids d'Ag, 0 à 1% % en poids de Zn, au plus 0,20 % en poids de la somme de Fe et de Si, au moins un élément choisi parmi Zr, Mn, Cr, Sc, Hf et Ti, la quantité dudit élément, s'il est choisi, étant 0,05 à 0,18 % en poids pour Zr, 0,1 à 0,6% en poids pour Mn, 0,05 à 0,3 % en poids pour Cr, 0,02 à 0,2 %
en poids pour Sc, 0,05 à 0,5 % en poids pour Hf et de 0,01 à 0,15 % en poids pour Ti, les autres éléments au plus 0,05% en poids chacun et 0,15% en poids au total, le reste aluminium ;
b) on coule une plaque de laminage à partir dudit bain de métal liquide ;
c) optionnellement, on homogénéise ladite plaque de laminage ;
d) on lamine à chaud et optionnellement à froid ladite plaque de laminage en une tôle d'épaisseur comprise entre 0,5 et 10 mm, e) on met en solution ladite tôle et on la trempe;
f) optionnellement on réalise un planage et/ou on tractionne de façon contrôlée ladite tôle avec une déformation cumulée d'au moins 0,5% et inférieure à 3%, g) on réalise un traitement thermique court dans lequel ladite tôle atteint une température comprise entre 145°C et 175°C et de préférence entre 150°C et 170°C pendant 0,1 à 45 minutes et de préférence pendant 0,5 à 5 minutes, la vitesse de chauffage étant comprise entre 3 et 600 °C/min.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le dit traitement thermique court est réalisé
de façon à obtenir un temps équivalent à 150 °C de 0,5 à 35 minutes et de préférence de 1 à 20 minutes, le temps équivalent t, à 150 °C est défini par la formule :
où T (en Kelvin) est la température instantanée de traitement du métal, qui évolue avec le temps t (en minutes), et T ref est une température de référence fixée à 423 K, t i est exprimé en minutes, la constante Q/R = 16400 K est dérivée de l'énergie d'activation pour la diffusion du Cu, pour laquelle la valeur Q =
136100 J/mol a été utilisée.
de façon à obtenir un temps équivalent à 150 °C de 0,5 à 35 minutes et de préférence de 1 à 20 minutes, le temps équivalent t, à 150 °C est défini par la formule :
où T (en Kelvin) est la température instantanée de traitement du métal, qui évolue avec le temps t (en minutes), et T ref est une température de référence fixée à 423 K, t i est exprimé en minutes, la constante Q/R = 16400 K est dérivée de l'énergie d'activation pour la diffusion du Cu, pour laquelle la valeur Q =
136100 J/mol a été utilisée.
3. Procédé selonla revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel, lors de l'étape g de traitement thermique court la vitesse de refroidissement est comprise entre 1 et 1000 °C/min, préférentiellement entre 10 et 800 °C/min.
4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel on réalise ledit traitement thermique court directement après trempe sans écrouissage intermédiaire.
5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel la teneur en cuivre est au moins de 2,8 % et au maximum de 3,4 % en poids.
6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la teneur en lithium est au moins 0,70 % en poids et au maximum de 1,1 % en poids.
7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel la teneur en magnésium est au moins de 0,2 % et au maximum de 0,6 % en poids.
8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel l'alliage contient entre 0,08 et 0,15 % en poids de zirconium, entre 0,01 et 0,10 % en poids de titane et dans lequel la teneur en Mn, Cr, Sc et Hf est au maximum 0,05 % en poids.
9. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel après l'étape g, h) on réalise une déformation supplémentaire à froid de ladite tôle de telle sorte que la déformation supplémentaire soit inférieure à 10%, i) on réalise un revenu dans lequel ladite tôle atteint une température comprise entre 130 et 170°C avantageusement entre 145 et 165 °C et de préférence entre 150 et 160°C pendant 5 à 100 heures et de préférence de 10 à 70h.
10. Produit laminé susceptible d'être obtenu par le procédé selon une quelconque des revendications 1 à 8, présentant une limite d'élasticité R p0,2(L) et/ou R
p0,2(LT) comprise entre 75% et 90 % , préférentiellement entre 80 et 85% et de préférence entre 81% et 84% de la limite d'élasticité dans la même direction d'une tôle de même composition à
l'état T4 ou T3 ayant subi la même traction contrôlée après trempe, au moins une propriété choisie parmi un rapport R m /R p0,2 (L) d'au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45 et un rapport R m /R p0,2(LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50 et présente au moins une propriété de résistance à la corrosion choisie parmi une cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM
A2 de P et/ou EA et une corrosion intergranulaire peu développée pour des tôles soumises aux conditions de la norme ASTM G110.
p0,2(LT) comprise entre 75% et 90 % , préférentiellement entre 80 et 85% et de préférence entre 81% et 84% de la limite d'élasticité dans la même direction d'une tôle de même composition à
l'état T4 ou T3 ayant subi la même traction contrôlée après trempe, au moins une propriété choisie parmi un rapport R m /R p0,2 (L) d'au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45 et un rapport R m /R p0,2(LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50 et présente au moins une propriété de résistance à la corrosion choisie parmi une cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM
A2 de P et/ou EA et une corrosion intergranulaire peu développée pour des tôles soumises aux conditions de la norme ASTM G110.
11. Produit laminé selon la revendication 10 présentant une combinaison d'au moins une propriété choisie parmi R p0,2(L) d'au moins 220 MPa et de préférence d'au moins 250 MPa, R p0,2(LT) d'au moins 200 MPa et de préférence d'au moins 230 MPa, R m(L) d'au moins 340 MPa et de préférence d'au moins 380 MPa, R m(LT) d'au moins 320 MPa et de préférence d'au moins 360 MPa avec une propriété choisie parmi A%(L) au moins 14% et de préférence au moins 15%, A%(LT) au moins 24% et de préférence au moins 26%, R m /R p0,2 (L) au moins 1,40 et de préférence au moins 1,45, R m /R p0,2 (LT) au moins 1,45 et de préférence au moins 1,50.
12. Produit laminé selon la revendication 10 ou la revendication 11 tel que la cotation selon la norme ASTM G34 pour des tôles soumises aux conditions du test ASTM G85 A2 est P ou P-EA.
13. Utilisation d'un produit obtenu par le procédé selon la revendication 9 pour la fabrication d'un élément de structure pour avion, notamment d'une peau de fuselage d' avion.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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