EP2364378B1 - Produits en alliage aluminium-cuivre-lithium - Google Patents

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EP2364378B1
EP2364378B1 EP09764268.0A EP09764268A EP2364378B1 EP 2364378 B1 EP2364378 B1 EP 2364378B1 EP 09764268 A EP09764268 A EP 09764268A EP 2364378 B1 EP2364378 B1 EP 2364378B1
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EP
European Patent Office
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mpa
weight
expressed
product
fracture toughness
Prior art date
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EP09764268.0A
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German (de)
English (en)
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EP2364378A1 (fr
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Fabrice Heymes
Frank Eberl
Gaëlle POUGET
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Constellium Issoire SAS
Original Assignee
Constellium France SAS
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Definitions

  • the invention generally relates to wrought products of aluminum-copper-lithium alloys, and more particularly to such products in the form of profiles intended to produce stiffeners in aeronautical construction.
  • Aluminum alloys containing lithium are very interesting in this respect, since lithium can reduce the density of aluminum by 3% and increase the modulus of elasticity by 6% for each weight percent of lithium added.
  • their performance must reach that of commonly used alloys, in particular in terms of a compromise between the static mechanical strength properties (elastic limit, breaking strength) and the properties of damage tolerance ( toughness, resistance to the propagation of fatigue cracks), these properties being in general antinomic.
  • These alloys must also have sufficient corrosion resistance, be able to be shaped according to the usual methods and have low residual stresses so that they can be machined integrally.
  • the patent US 5,198,045 discloses a family of Weldalite TM alloys comprising (in% by weight) (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.
  • the wrought products made with these alloys combine a density of less than 2.64 g / cm 3 and a compromise between strength and toughness of interest.
  • the patent US 7,229,509 discloses a family of Weldalite TM alloys comprising (in% by weight) (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, (up to 0.4) Zr or other affinants such as Cr, Ti, Hf, Sc and V.
  • the examples presented have a compromise between mechanical strength and improved toughness but their density is greater than 2.7 g / cm 3 .
  • the patent application WO2007 / 080267 discloses a non-zirconium-containing Weldalite TM alloy for fuselage plates comprising (in% by weight) (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.
  • the patent EP1891247 discloses a Weldalite TM alloy which is lightly loaded with alloying elements and is also intended for the manufacture of fuselage sheets comprising (in% by weight) (2.7-3.4) Cu, (0.8-1.4) Li (0.2-0.6) Mg, (0.1-0.8) Ag and at least one member selected from Zr, Mn, Cr, Sc, Hf, Ti.
  • the patent application WO2006 / 131627 discloses an alloy for fuselage plates comprising (in% by weight) (2.7-3.4) Cu, (0.8-1.4) Li, (0.2-0.6) Mg, ( 0.1-0.8) Ag and at least one of Zr, Mn, Cr, Sc, Hf and Ti, wherein the Cu and Li contents are Cu + 5/3 Li ⁇ 5.2 .
  • the patent US5,455,003 discloses a process for producing aluminum-copper-lithium alloys having improved mechanical strength and toughness properties at cryogenic temperature. This method applies in particular to an alloy comprising (in% by weight) (2.0-6.5) Cu, (0.2-2.7) Li, (0-4.0) Mg, (0- 4.0) Ag, (0-3.0) Zn.
  • alloy AA2196 comprising (in% by weight) (2.5-3.3) Cu, (1.4-2.1) Li, (0.25-0.8) Mg, is known , 25-0.6) Ag, (0.04-0.18) Zr and at most 0.35 Mn.
  • the invention also relates to a product spun, rolled and / or forged aluminum alloy with a density of less than 2.67 g / cm 3 obtainable by the process according to the invention.
  • Yet another object of the invention is a structural element incorporating at least one product according to the invention.
  • alloys are in accordance with the regulations of The Aluminum Association, known to those skilled in the art.
  • the density depends on the composition and is determined by calculation rather than by a method of measuring weight.
  • the values are calculated in accordance with the procedure of The Aluminum Association, which is described on pages 2-12 and 2.13 of "Aluminum Standards and Data".
  • the definitions of the metallurgical states are given in the European standard EN 515.
  • the static mechanical characteristics in other words the ultimate tensile strength R m , the conventional yield stress at 0.2% elongation R p0.2 ("yield strength") and the elongation at break A, are determined by a tensile test according to EN 10002-1, the sampling and the direction of the test being defined by the EN 485-1 standard.
  • the stress intensity factor (K Q ) is determined according to ASTM E 399.
  • the ASTM E 399 standard provides in 9.1.3 and 9.1.4 criteria for determining whether K Q is a valid K 1C value .
  • a value K 1C is always a value K Q the reciprocal is not true.
  • the MASTMAASIS Modified ASTM Acetic Acid Salt Intermittent Spray
  • ASTM G85 ASTM G85.
  • EN 12258 the definitions of EN 12258 apply.
  • the thickness of the profiles is defined according to EN 2066: 2001: the cross section is divided into elementary rectangles of dimensions A and B; A being always the largest dimension of the elementary rectangle and B can be considered as the thickness of the elementary rectangle. The sole is the elementary rectangle with the largest dimension A.
  • a "structural element” or “structural element” of a mechanical construction is called a mechanical part for which the static and / or dynamic mechanical properties are particularly important for the performance of the structure, and for which a structural calculation is usually prescribed or realized.
  • These are typically elements whose failure is likely to endanger the safety of said construction, its users, its users or others.
  • these structural elements include the elements that make up the fuselage (such as fuselage skin (fuselage skin in English), stiffeners or stringers, bulkheads, fuselage (circumferential frames), wings (such as wing skin), stiffeners (stiffeners), ribs (ribs) and spars) and empennage including horizontal stabilizers and vertical stabilizers horizontal or vertical stabilizers, as well as floor beams, seat tracks and doors.
  • fuselage such as fuselage skin (fuselage skin in English
  • stiffeners or stringers such as fuselage skin
  • bulkheads fuselage (circumferential frames)
  • wings such as wing skin
  • stiffeners stiffeners (stiffeners), ribs (ribs) and spars
  • empennage including horizontal stabilizers and vertical stabilizers horizontal or vertical stabilizers, as well as floor beams, seat tracks and doors.
  • the present inventors have found that, surprisingly, for certain low density Al-Cu-Li alloys containing at the same time an addition of silver, magnesium, zirconium and manganese, the choice of specific homogenization conditions makes it possible to significantly improve the compromise between mechanical resistance and damage tolerance.
  • the method according to the invention allows the manufacture of a product spun, rolled and / or forged.
  • a bath of liquid metal is produced so as to obtain an aluminum alloy of defined composition.
  • the copper content of the alloy for which the surprising effect related to the choice of homogenization conditions is observed is between 2.0 and 3.5% by weight, preferably between 2.45 or 2.5 and 3.3% by weight.
  • the copper content is between 2.7 and 3.1% by weight.
  • the lithium content is between 1.4 and 1.8%.
  • the lithium content is between 1.42 and 1.77% by weight.
  • the silver content is between 0.1 and 0.5% by weight.
  • the present inventors have found that a significant amount of silver is not needed to achieve the desired improvement in the trade-off between strength and damage tolerance.
  • the silver content is between 0.15 and 0.35% by weight.
  • the silver content is at most 0.25% by weight.
  • the magnesium content is between 0.1 and 1.0% by weight and preferably it is less than 0.4% by weight. The combination of specific homogenization conditions and the simultaneous addition of zirconium and manganese is an essential feature of the invention.
  • the zirconium content must be between 0.05 and 0.18% by weight and the manganese content must be between 0.2 and 0.6% by weight. Preferably, the manganese content is at most 0.35% by weight.
  • the alloy also contains at least one element that can contribute to the control of the grain size selected from Cr, Sc, Hf and Ti, the quantity of the element, if it is chosen, being 0.05 to 0.3% by weight for Cr and for Sc, 0.05 to 0.5% by weight for Hf and 0.01 to 0.15% by weight for Ti. It is preferable to limit the content of unavoidable impurities in the alloy so as to achieve the most favorable damage tolerance properties.
  • the unavoidable impurities include iron and silicon, these impurities preferably have a content of less than 0.08% by weight and 0.06% by weight for iron and silicon, respectively, the other impurities preferably have a lower content to 0.05% by weight each and 0.15% by weight in total.
  • the zinc content is preferably less than 0.04% by weight.
  • the composition is adjusted so as to obtain a density at room temperature of less than 2.67 g / cm 3 , even more preferably less than 2.66 g / cm 3, in some cases even less than 2.65 g / cm 3 or even 2.64 g / cm 3 .
  • the decrease in density is generally associated with a degradation of the properties.
  • the liquid metal bath is then cast in a raw form, such as a billet, a rolling plate or a forging blank.
  • the crude form is then homogenized at a temperature of between 515 ° C. and 525 ° C. so that the equivalent time t (eq) at 520 ° C. for homogenization is between 5 and 20 hours and preferably between 6 and 20 hours. and 15 hours.
  • T (in Kelvin) is the instantaneous treatment temperature, which changes with time t (in hours)
  • T ref is a reference temperature set at 793 K.
  • t (eq) is expressed in hours.
  • the formula giving t (eq) takes into account the heating and cooling phases.
  • the homogenization temperature is about 520 ° C and the treatment time is between 8 and 20 hours. For homogenization, the times indicated correspond to times for which the metal is actually at the desired temperature.
  • a toughness K Q (LT) of at least MPa m with a yield strength R p0.2 (L) of at least 520 MPa a copper content of between 2.65 and 2.85% by weight is associated with a lithium content of between 1.5 and 1 , 7% by weight.
  • the density of the spun products according to the invention is less than 2.66 g / cm 3 , even more preferably less than 2.65 g / cm 3, in some cases even less than 2.64 g / cm 3. 3 .
  • an income is obtained which makes it possible to obtain a conventional yield strength measured at 0.2% elongation greater than 520 MPa, for example from 30 h to 152 ° C.
  • the resistance at break in the LR m (L) direction, expressed in MPa and the K Q toughness (LT), in the LT direction expressed in MPa m are then such R m (L)> 550 and K Q (LT)> 50.
  • the process according to the invention also makes it possible to obtain advantageous rolled products.
  • the sheets whose thickness is at least 10 mm and preferably at least 15 mm and / or at most 100 mm and preferably at most 50 mm are advantageous.
  • An aluminum alloy laminated product according to the invention has a density of less than 2.67 g / cm 3 , is obtainable by the method according to the invention, and is advantageously characterized in that its tenacity K Q (LT), in the LT direction is at least 23 MPa m and preferably at least 25 MPa m , its conventional yield strength measured at 0.2% elongation in the LR p0.2 (L) direction is at least 560 MPa and preferably at least 570 MPa and / or its breaking strength in the direction LR m (L) is at least 585 MPa and preferably at least equal to 595 MPa.
  • LT tenacity K Q
  • the density of the rolled products according to the invention is less than 2.66 g / cm 3 , even more preferably less than 2.65 g / cm 3, in some cases even less than 2.64 g / cm 3. 3 .
  • the products according to the invention can advantageously be used in structural elements, in particular aircraft.
  • a structural element incorporating at least one product according to the invention or made from such a product is advantageous, in particular for aeronautical construction.
  • a structural element, formed of at least one product according to the invention, in particular a spun product according to the invention used as stiffener or frame, can be advantageously used for the manufacture of fuselage panels or airplane wing as well as any other use where the present properties could be advantageous.
  • the plates were homogenized according to the prior art for 8 h at 500 ° C. and then 24h at 527 ° C. Bills were taken from the plates. The billets were heated to 450 ° C +/- 40 ° C and then hot spun to obtain W profiles according to Figure 1 . The profiles thus obtained were dissolved at 524 ° C, quenched with water temperature below 40 ° C, and tractionned with a permanent elongation of between 2 and 5%. The income was made for 48 hours at 152 ° C.
  • the billets were homogenized either 8h at 500 ° C and then 24h at 527 ° C (reference A) or 8h at 520 ° C (reference B) or 8h at 500 ° C (reference C).
  • the rate of rise in temperature was 15 ° C / h for the homogenization and the equivalent time was 37.5 hours for homogenization of reference A, 9.5 hours for homogenization of reference B, and 4
  • the billets were heated to 450 ° C. +/- 40 ° C. and then hot-spun to obtain X-profiles according to FIG. Figure 2 or Y according to the Figure 3 .
  • the profiles thus obtained were dissolved at 524 +/- 2 ° C, quenched with water temperature below 40 ° C, and tractionned with a permanent elongation of between 2 and 5%.
  • Example 2 two of the homogenization conditions of Example 2 were compared for another type of profile, obtained from billets taken from a plate whose composition is given in Table 6 below: Table 6.
  • Table 6 Composition in% by weight of Al-Cu-Li alloys used Alloy Yes Fe Cu mn mg Zn Ti Zr Li Ag Density (g / cm 3 ) 4 0.03 0.05 3.05 0.01 0.39 0.01 0.03 0.12 1.70 0.35 2,631 5 0.03 0.04 2.90 0.31 0.40 0.01 0.03 0.1 1.67 0.38 2,635
  • the alloy billets 4 were homogenized for 8 hours at 500 ° C. and then 24h at 527 ° C. (ie the reference homogenization A) while the alloy billets 5 were homogenized for 8 hours at 520 ° C. (reference B). After homogenization, the billets were heated to 450 ° C +/- 40 ° C and then hot spun to obtain Z profiles according to the Figure 7 . The profiles thus obtained were dissolved at 524 +/- 2 ° C, quenched with water temperature below 40 ° C, and tractionned with a permanent elongation of between 2 and 5%. The profiles finally had an income of 48h at 152 ° C.
  • the alloy billets 6 were homogenized for 8 hours at 520 ° C. (ie reference homogenization B). After homogenization, the billets were heated to 450 ° C. +/- 40 ° C. and then hot-spun to obtain P profiles according to Figure 8 . The profiles thus obtained were dissolved, quenched with water of temperature below 40 ° C, and tractionned with a permanent elongation of between 2 and 5%. The profiles finally had an income of 48h at 152 ° C. Samples taken at the end of the section were tested for their static mechanical properties (elastic limit R p0,2 , the tensile strength R m , and the elongation at break A).
  • the alloy billets 7 were homogenized for 8 hours at 520 ° C. (ie reference homogenization B). After homogenization, the billets were heated to 450 ° C +/- 40 ° C and then hot spun to obtain Q profiles according to the Figure 9 . The profiles thus obtained were dissolved, quenched with water of temperature below 40 ° C, and tractionned with a permanent elongation of between 2 and 5%. The profiles finally had an income of 48h at 152 ° C. Samples taken at the end of the section were tested for their static mechanical properties (elastic limit R p0,2 , the tensile strength R m , and the elongation at break A).
  • Table 14 Composition in% by weight and density of the Al-Cu-Li alloy used. Alloy Yes Fe Cu mn mg Zn Ti Zr Li Ag Density (g / cm 3 ) 8 0.03 0.06 3.1 0.3 0.4 0.01 0.03 0.11 1.77 0.36 2,631
  • the plate was scalped and then homogenized at 520 +/- 5 ° C for 8 h (the reference homogenization B). After homogenization, the plate was hot rolled to obtain sheets having a thickness of 25 mm. The sheets were put in solution at 524 +/- 2 ° C, quenched with cold water and triturated with a permanent elongation between 2 and 5%. Samples with a diameter of 10 mm taken from some of these sheets were then subjected to an income of between 20 h and 50 h at 155 ° C.
  • the homogenization conditions according to the invention were used for two types of profiles, obtained from billets made of two different alloys whose composition is given in Table 17 below.
  • Table 17 Composition in% by weight and density of the Al-Cu-Li alloy used. Alloy Yes Fe Cu mn mg Zn Ti Zr Li Ag Density (g / cm 3 ) 9 0.03 0.05 2.49 0.31 0.35 0.01 0.04 0.13 1.43 0.25 2,645 10 0.03 0.06 2.62 0.30 0.35 0.01 0.04 0.14 1.42 0.25 2,648
  • the billets were homogenized for 8 hours at 520 ° C. (reference B). The temperature rise rate was 15 ° C./h for homogenization and the equivalent time was 9.5 hours.
  • the billets were reheated to 450 ° C. ° C +/- 40 ° C then hot spun to obtain X profiles according to the Figure 2 or Y according to the Figure 3 .
  • the profiles thus obtained were dissolved at 524 +/- 2 ° C, quenched with water of temperature below 40 ° C, and tractionned with a permanent elongation of between 2 and 5%. Different income conditions have been implemented.
  • the compromise between toughness and mechanical strength obtained with alloys 9 and 10 is particularly advantageous, in particular to obtain very high toughness values, with K Q (LT) greater than 50 MPa m , and even greater than 55 MPa m .

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Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne en général les produits corroyés en alliages aluminium-cuivre-lithium, et plus particulièrement de tels produits sous la forme de profilés destinés à réaliser des raidisseurs en construction aéronautique.
    • 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 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. Pour que ces alliages soient sélectionnés dans les avions, leur performance doit atteindre celle des alliages couramment utilisés, en particulier en terme de compromis entre les propriétés de résistance mécanique statique (limite élastique, 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. Ces alliages doivent de plus présenter une résistance à la corrosion suffisante, pouvoir être mis en forme selon les procédés habituels et présenter de faibles contraintes résiduelles de façon à pouvoir être usinés de façon intégrale.
  • 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. Ces alliages sont souvent connus sous le nom commercial « Weldalite ™ ».
  • Le brevet US 5,198,045 décrit une famille d'alliages Weldalite ™ 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 entre la résistance mécanique et la ténacité intéressant.
  • Le brevet US 7,229,509 décrit une famille d'alliages Weldalite ™ 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.
  • La demande de brevet WO2007/080267 décrit un alliage Weldalite™ ne contenant pas de zirconium destiné à des tôles de fuselage 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 EP1891247 décrit un alliage Weldalite ™ peu chargé en éléments d'alliage et destiné également à la fabrication de tôles de fuselage comprenant (en % en poids) (2,7-3,4)Cu, (0,8-1,4) Li, (0,2-0,6) Mg, (0,1-0,8) Ag et au moins un élément choisi parmi Zr, Mn, Cr, Sc, Hf, Ti.
  • La demande de brevet WO2006/131627 décrit un alliage destiné à des tôles de fuselage comprenant (en % en poids) (2,7-3,4)Cu, (0,8-1,4) Li, (0,2-0,6) Mg, (0,1-0,8) 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 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.
  • 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.
  • Il a été généralement admis dans ces brevets ou demandes de brevet qu'une homogénéisation poussée, c'est-à-dire à une température d'au moins 527 °C et pour une durée d'au moins 24 h permettait d'atteindre les propriétés optimales de l'alliage. Dans certains cas d'alliages peu chargés ( EP1891247 ) ou exempts de zirconium ( WO2007/080267 ), des conditions d'homogénéisation beaucoup moins poussées, c'est-à-dire à une température inférieure à 510 °C, ont été utilisées.
  • Il existe cependant toujours un besoin concernant des produits en alliage en Al-Cu-Li de faible densité et de propriétés encore améliorées, particulièrement en terme de compromis entre la résistance mécanique d'une part, et la tolérance aux dommages, et en particulier de la ténacité et de la résistance à la propagation des fissures en fatigue, d'autre part, tout en ayant d'autres propriétés d'usage satisfaisantes, notamment la résistance à la corrosion.
    • Objet de l'invention
  • L'invention défini selon la revendication 1 a pour objet un procédé de fabrication d'un produit filé, laminé et/ou forgé à base d'alliage d'aluminium dans lequel :
    1. a) 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 dudit 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 ;
    2. b) on coule une forme brute à partir dudit bain de métal liquide ;
    3. c) on homogénéise ladite forme brute à une température comprise entre 515 °C et 525°C de façon à ce que le temps équivalent pour l'homogénéisation t eq = ∫ exp - 26100 / T ⁢ dt exp - 26100 / T ref
      Figure imgb0001
       soit compris entre 5 et 20 heures, 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 ;
    4. d) on déforme à chaud et optionnellement à froid ladite forme brute en un produit filé, laminé et/ou forgé ;
    5. e) on met en solution et on trempe ledit produit ;
    6. f) on tractionne de façon contrôlée ledit produit avec une déformation permanente de 1 à 5 % et préférentiellement d'au moins 2% ;
    7. g) on réalise un revenu dudit produit par chauffage à 140 à 170 °C pendant 5 à 70 heures de façon à ce que ledit produit ait une limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement d'au moins 440 MPa et de préférence d'au moins 460 MPa.
  • L'invention a également pour objet un produit filé, laminé et/ou forgé en alliage d'aluminium de densité inférieure à 2,67 g/cm3 susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention.
  • Encore un autre objet de l'invention est un élément de structure incorporant au moins un produit selon l'invention.
    • Description des figures
    • Figure 1. Forme du profilé W de l'exemple 1. Les cotes sont indiquées en mm. Les échantillons utilisés pour les caractérisations mécaniques ont été prélevés dans la zone indiquée par les pointillés. L'épaisseur de la semelle est 16 mm.
    • Figure 2. Forme du profilé X de l'exemple 2. Les cotes sont indiquées en mm. L'épaisseur de la semelle est 26,3 mm.
    • Figure 3. Forme du profilé Y de l'exemple 2. Les cotes sont indiquées en mm. L'épaisseur de la semelle est 18 mm.
    • Figure 4. Compromis entre ténacité et résistance mécanique obtenu pour les profilés X de l'exemple 2.
    • Figure 5. Compromis entre ténacité et résistance mécanique obtenu pour les profilés Y de l'exemple 2 ; 5a : semelle et sens long ; 5b : semelle et sens travers long.
    • Figure 6. Courbe de Wohler d'initiation de fissures en fatigue pour les profilés Y de l'exemple 2.
    • Figure 7. Forme du profilé Z de l'exemple 3. Les cotes sont indiquées en mm. Les échantillons utilisés pour les caractérisations mécaniques ont été prélevés dans la zone indiquée par les pointillés. L'épaisseur de la semelle est 20 mm.
    • Figure 8. Forme du profilé P de l'exemple 4. Les cotes sont indiquées en mm.
    • Figure 9. Forme du profilé Q de l'exemple 5. Les cotes sont indiquées en mm.
    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 Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rp0,2 (« limite d'élasticité ») et l'allongement à la rupture A, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN 10002-1, le prélèvement et le sens de l'essai 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 K1C 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 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 K1C n'étant pas toujours accessible compte tenu des contraintes liées aux dimensions des tôles ou profilés.
  • Le test MASTMAASIS (Modified ASTM Acetic Acid Salt Intermittent Spray) est effectué selon la norme ASTM G85.
    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 utilisateurs, des ses usagers ou d'autrui. Pour un avion, ces éléments de structure comprennent notamment les éléments qui composent le fuselage (tels que la peau de fuselage (fuselage 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.
  • Les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante, pour certains alliages Al-Cu-Li de faible densité contenant à la fois une addition d'argent, de magnésium, de zirconium et de manganèse, le choix de conditions d'homogénéisation spécifiques permet d'améliorer de façon très significative le compromis entre la résistance mécanique et la tolérance aux dommages.
    Le procédé selon l'invention permet la fabrication d'un produit filé, laminé et/ou forgé. Dans une première étape, on élabore un bain de métal liquide de façon à obtenir un alliage d'aluminium de composition définie.
    La teneur en cuivre de l'alliage pour lequel l'effet surprenant lié au choix des conditions d'homogénéisation est observé est comprise entre 2,0 et 3,5 % en poids, de manière préférée entre 2,45 ou 2,5 et 3,3% en poids. Dans un mode de réalisation avantageux, la teneur en cuivre est comprise entre 2,7 et 3,1 % en poids.
    La teneur en lithium est comprise entre 1,4 et 1,8%. Dans un mode de réalisation avantageux la teneur en lithium est comprise entre 1,42 et 1,77 % 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 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 0,1 et 1,0% en poids et de manière préférée elle est inférieure à 0,4 % en poids.
    La combinaison des conditions d'homogénéisation spécifiques et de 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 0,18 % en poids et la teneur en manganèse doit être comprise entre 0,2 et 0,6 % en poids. De manière préférée, la teneur en manganèse est au plus de 0,35% en poids.
    L'alliage contient également au moins un élément pouvant contribuer au contrôle de la taille de grain 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.
    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 impuretés ont 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 de préférence 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 obtenir une densité à température ambiante inférieure à 2,67 g/cm3, de manière encore plus préférée inférieure à 2,66 g/cm3 voire dans certains cas inférieure à 2,65 g/cm3 ou même 2,64 g/cm3. La diminution de la densité est en général associée à une dégradation des propriétés. 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.
    Le bain de métal liquide est ensuite coulé sous une forme brute, telle qu'une billette, une plaque de laminage ou une ébauche de forge.
    La forme brute est ensuite homogénéisée à une température 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 : t eq = ∫ exp - 26100 / T ⁢ dt exp - 26100 / T ref
    Figure imgb0002
     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 la durée de traitement est comprise entre 8 et 20 heures. Pour l'homogénéisation, les temps indiqués correspondent à des durées pour lesquelles le métal est effectivement à la température souhaitée.
  • Dans les exemples il est montré que les conditions d'homogénéisation selon l'invention permettent d'améliorer de façon surprenante le compromis entre ténacité et résistance mécanique par rapport à des conditions dans lesquelles la combinaison de durée et température est plus faible ou plus élevée. Il est généralement admis par l'homme du métier que, en vue de minimiser la durée d'homogénéisation, il est avantageux de réaliser l'homogénéisation à la température la plus élevée possible permettant d'éviter la fusion locale de façon accélérer les processus de diffusion des éléments et de précipitation des dispersoïdes. Les présents inventeurs ont constaté au contraire pour la composition d'alliage selon l'invention, un effet favorable surprenant d'une combinaison de durée et température d'homogénéisation plus faible que celle selon l'art antérieur.
    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 de préférence comprise entre 400 et 500 °C et de manière préférée de l'ordre de 450 °C permettant la déformation de la forme brute. Le préchauffage est typiquement de 20 heures à 520 °C pour des plaques. Il est à noter que contrairement à l'homogénéisation, les durées et températures mentionnées pour le préchauffage correspondent à la durée passée dans le four et à la température du four et non à la température effectivement atteinte par le métal et à la durée passée à cette température. Pour les billettes destinées à être filées, le préchauffage par induction est avantageux.
    La déformation à chaud et optionnellement à froid 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 à température ambiante ou préférentiellement de l'eau froide.
    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 140 et 170°C pendant 5 à 70 h de façon à ce que le produit ait une limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement d'au moins 440 MPa et de préférence d'au moins 460 MPa. Les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante, la combinaison des conditions d'homogénéisation selon l'invention avec un revenu préféré réalisé par chauffage à 148 à 155 °C pendant 10 à 40 heures permet d'atteindre dans certains cas un niveau de ténacité K1C(L-T) particulièrement élevé.
    Les présents inventeurs pensent que les produits obtenus par le procédé selon l'invention présentent une microstructure très particulière, bien qu'ils n'aient pas encore pu la décrire de façon précise. En particulier, la taille, la répartition et la morphologie des dispersoïdes contenant du manganèse semblent être remarquables pour les produits obtenus par le procédé selon l'invention, cependant la caractérisation complète de ses dispersoïdes, dont la taille est de l'ordre de 50 à 100 nm, nécessite des observations en microscopie électronique à un grossissement de x 30 000, quantifiées et nombreuses ce qui explique la difficulté d'en obtenir une description fiable.
    Les produits selon l'invention ont de préférence une structure granulaire essentiellement non-recristallisée. Par essentiellement non-recristallisée il est entendu que au moins 80% et de préférence au moins 90% des grains ne sont pas recristallisés à quart et à mi-épaisseur de produit.
    Les produits filés et en particulier les profilés filés obtenus par le procédé selon l'invention sont particulièrement avantageux. Les avantages du procédé selon l'invention ont été observés pour de profilés minces dont l'épaisseur d'au moins un rectangle élémentaire est comprise entre 1 mm et 8 mm et des profilés épais, cependant 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. Le compromis entre la résistance mécanique statique et la ténacité ou la tenue en fatigue est particulièrement avantageux pour les produits filés selon l'invention.
    Un produit filé en alliage d'aluminium selon l'invention a une densité inférieure à 2,67 g/cm3, est susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention, et est avantageusement caractérisé en ce que :
    1. (a) sa limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement dans le sens L Rp0,2(L) exprimée en MPa et sa ténacité K1C(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
      Figure imgb0003
       sont telles que KQ(L-T) > 129 - 0,17 Rp0,2(L), préférentiellement KQ(L-T) > 132 - 0,17 Rp0,2(L) et encore plus préférentiellement KQ(L-T) > 135 - 0,17 Rp0,2(L) ; et/ou
    2. (b) sa résistance à la rupture dans le sens L Rm(L) exprimée en MPa et sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
      Figure imgb0004
       sont telles que KQ(L-T) > 179 - 0,25 Rm(L), préférentiellement KQ(L-T) > 182 - 0,25 Rm(L) et encore plus préférentiellement KQ(L-T) > 185 - 0,25 Rm(L) ; et/ou
    3. (c) sa résistance à la rupture dans le sens TL Rm(TL) exprimée en MPa et sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
      Figure imgb0005
       sont telles que KQ(L-T) > 88 - 0,09 Rm(TL), préférentiellement KQ(L-T) > 90 - 0,09 Rm(TL) et encore plus préférentiellement KQ(L-T) > 92 - 0,09 Rm(TL) et/ou
    4. (d) sa limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement dans le sens L Rp0,2(L) d'au moins 490 MPa et de préférence d'au moins 500 MPa et sa contrainte maximale pour l'initiation des fissures de fatigues pour un nombre de cycles à rupture de 105 est supérieure à 210 MPa, préférentiellement supérieure à 220 MPa et encore plus préférentiellement supérieure à 230 MPa pour des éprouvettes de Kt = 2,3, avec R = 0,1.
    De manière préférée, la ténacité KQ(L-T) des produits filés selon l'invention est d'au moins 43 MPa m .
    Figure imgb0006
  • Dans le mode de réalisation de l'invention, permettant d'atteindre pour des produits filés une ténacité KQ(L-T) d'au moins 52 MPa m
    Figure imgb0007
     avec une limite d'élasticité Rp0,2(L) d'au moins 490 MPa, ou préférentiellement une ténacité KQ(L-T) d'au moins 56 MPa m
    Figure imgb0008
     avec une résistance à rupture Rm(L) d'au moins 515 MPa, une teneur en cuivre comprise entre 2,45 et 2,65 % en poids est associée à une teneur en lithium comprise entre 1,4 et 1,5 % en poids.
  • Dans un autre mode de réalisation de l'invention, permettant d'atteindre pour des produits filés une ténacité KQ(L-T) d'au moins MPa m
    Figure imgb0009
     avec une limite d'élasticité Rp0,2(L) d'au moins 520 MPa, une teneur en cuivre comprise entre 2,65 et 2,85 % en poids est associée à une teneur en lithium comprise entre 1,5 et 1,7 % en poids.
    De manière préférée, la densité des produits filés selon l'invention est inférieure à 2,66 g/cm3, de manière encore plus préférée inférieure à 2,65 g/cm3 voire dans certains cas inférieure à 2,64 g/cm3.
  • Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, on réalise un revenu permettant d'obtenir une limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement supérieure à 520 MPa, par exemple de 30h à 152 °C, la résistance à la rupture dans le sens L Rm(L), exprimées en MPa et la ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
    Figure imgb0010
     sont alors telles Rm(L) > 550 et KQ(L-T) > 50.
    Le procédé selon l'invention permet également d'obtenir des produits laminés avantageux. Parmi les produits laminés, les tôles dont l'épaisseur est au moins de 10 mm et de préférences d'au moins 15 mm et/ou au plus 100 mm et de préférence au plus 50 mm sont avantageuses.
    Un produit laminé en alliage d'aluminium selon l'invention a une densité inférieure à 2,67 g/cm3, est susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention, et est avantageusement caractérisé en ce que sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T est au moins de 23 MPa m
    Figure imgb0011
     et de préférence d'au moins 25 MPa m ,
    Figure imgb0012
     sa limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement dans le sens L Rp0,2(L) est au moins égale à 560 MPa et de préférence au moins égale à 570 MPa et/ou sa résistance à la rupture dans le sens L Rm(L) est au moins égale à 585 MPa et de préférence au moins égale à 595 MPa.
    De manière préférée, la densité des produits laminés selon l'invention est inférieure à 2,66 g/cm3, de manière encore plus préférée inférieure à 2,65 g/cm3 voire dans certains cas inférieure à 2,64 g/cm3.
    Les produits selon l'invention peuvent de manière avantageuse être utilisés dans des éléments de structure, en particulier d'avion. Un élément de structure incorporant au moins un produit selon l'invention ou fabriqué à partir d'un tel produit est avantageux, en particulier pour la construction aéronautique. Un élément de structure, formé d'au moins un produit selon l'invention, en particulier d'un produit filé selon l'invention utilisé en tant que raidisseur ou de cadre, peut être utilisé avantageusement pour la fabrication de panneaux de fuselage ou de voilure d'avions de même que toute autre utilisation où les présentes propriétés pourraient être avantageuses.
    Dans l'assemblage de pièces structurales, toutes les techniques connues et possibles de rivetage et de soudage appropriées pour des alliages en aluminium peuvent être utilisées, si souhaité. Les inventeurs ont trouvé que si le soudage est choisi, il peut être préférable d'utiliser des techniques de soudage au laser ou de soudage par friction-malaxage.
    Les produits de l'invention n'induisent généralement aucun problème particulier pendant des opérations ultérieures de traitement de surface classiquement utilisées en construction aéronautique.
    La résistance à la corrosion des produits de l'invention est généralement élevée ; à titre d'exemple, le résultat au test MASTMAASIS est au moins EA et de préférence P pour les produits selon l'invention.
    Ces aspects, ainsi que d'autres de l'invention sont expliqués plus en détail à l'aide des exemples illustratifs et non limitant suivants.
    • Exemples Exemple 1.
  • Dans cet exemple, plusieurs plaques en alliage Al-Cu-Li dont la composition est donnée dans le tableau 1 ont été coulées. Tableau 1. Composition en % en poids et densité des alliages Al-Cu-Li utilisés
    Alliage Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densité (g/cm3)
    1 0,06 0,04 2,94 0,01 0,36 0,01 0,02 0,12 1,62 0,34 2,635
    2 0,04 0,05 2,83 0,33 0,36 0,02 0,02 0,11 1,59 0,38 2,641
  • Les plaques ont été homogénéisées selon l'art antérieur 8h à 500 °C puis 24h à 527 °C. Des billettes ont été prélevées dans les plaques. Les billettes ont été réchauffées à 450 °C +/- 40 °C puis filées à chaud pour obtenir des profilés W selon la Figure 1. Les profilés ainsi obtenus ont été mis en solution à 524 °C, trempés avec de l'eau de température inférieure à 40 °C, et tractionnés avec un allongement permanent compris entre 2 et 5%. Le revenu a été effectué pendant 48h à 152 °C. Des échantillons prélevés en fin de profilé ont été testés pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques (limite d'élasticité Rp0,2, la résistance à la rupture Rm, et l'allongement à la rupture (A), diamètre des échantillons : 10 mm) de même que leur ténacité (KQ). La localisation des prélèvements est indiquée en pointillés sur la Figure 1. Les éprouvettes utilisées pour les mesures de ténacité avaient pour caractéristiques B=15 mm et W = 30 mm.
  • Une vitesse de montée en température de 15 °C/h et de 50 °C/h ont été utilisées pour l'homogénéisation et la mise en solution, respectivement. Le temps équivalent pour l'homogénéisation était de 37,5 heures.
    Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 2 ci-dessous. Tableau 2. Propriétés mécaniques des profilés obtenus à partir des alliages 1 et 2.
    Alliage Sens L Sens LT KQ (K1C) M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0013
    Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L
    1 571 533 8,7 560 508 10,4 28,5 29,0
    2 556 522 7,9 550 515 8,4 37,6 35,5
    • Exemple 2
  • Dans cet exemple, on a comparé trois conditions d'homogénéisation pour deux types de profilés, obtenus à partir de billettes prélevées dans une plaque dont la composition est donnée dans le tableau 3 ci-dessous. Tableau 3 Composition en % en poids et densité de l'alliage Al-Cu-Li utilisé.
    Alliage Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densité (g/cm3)
    3 0,03 0,04 2,72 0,31 0,31 0,02 0,03 0,10 1,61 0,34 2,637
  • Les billettes ont été homogénéisées soit 8h à 500 °C puis 24h à 527 °C (référence A) soit 8h à 520 °C (référence B) soit 8h à 500 °C (référence C). La vitesse de montée en température était de 15 °C/h pour l'homogénéisation et le temps équivalent était de 37,5 heures pour l'homogénéisation de référence A, 9,5 heures pour l'homogénéisation de référence B, et de 4 heures l'homogénéisation de référence C. Après homogénéisation, les billettes ont été réchauffées à 450 °C +/- 40 °C puis filées à chaud pour obtenir des profilés X selon la Figure 2 ou Y selon la Figure 3. Les profilés ainsi obtenus ont été mis en solution à 524 +/- 2 °C, trempés avec de l'eau de température inférieure à 40 °C, et tractionnés avec un allongement permanent compris entre 2 et 5%.
  • Différentes conditions de revenu ont été mises en oeuvre. Des échantillons prélevés en fin de profilé ont été testés pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques (limite d'élasticité Rp0,2, la résistance à la rupture Rm, et l'allongement à la rupture (A) de même que leur ténacité (KQ). Les zones de prélèvement pour le profilé Y sont indiquées sur la Figure 3 : renfort (1), Renfort/semelle (2) semelle (3), les éprouvettes utilisées pour les mesures de ténacité avaient pour caractéristiques B=15 mm et W = 60 mm. Pour le profilé X, les prélèvements sont effectués sur la semelle, les éprouvettes utilisées pour les mesures de ténacité avaient pour caractéristiques B=20 mm et W = 76 mm. 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 résultats obtenus sur les profilés X sont donnés dans le tableau 4 ci-dessous. Tableau 4. Propriétés mécaniques des profilés X en alliage 3.
    Revenu Homogénéisation Sens L Sens TL KQ M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0014
    Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L
    48H152°C A 563 533 8,4 512 484 5,4 39,1 30,9
    B 569 541 9,8 528 500 6,6 40,7 34,2
    C 565 537 7,7 507 477 6,7 37,7 28,9
    30h152°C A 554 522 8,8 500 470 5,2 42,5 34,1
    B 557 524 10,1 519 486 7,4 53,3 42,9
    C 553 520 8,0 494 457 7,4 40,7 32,9
    23h145°C A 512 452 9,3 448 390 6,7 47,2 43,8
    B 515 455 10,0 479 414 12,6 47,1 58,9
    C 513 454 8,3 445 377 9,0 45,6 43,2
  • Ces résultats sont illustrés par les Figures 4a (sens L) et 4b (sens TL). Pour les profilés provenant de billettes ayant été homogénéisées à 520 °C, le compromis entre résistance mécanique et ténacité est très nettement amélioré. Dans le sens long, l'amélioration est particulièrement nette pour un revenu de 30 heures à 152 °C.
  • Les résultats obtenus avec le profilé Y sont donnés dans le tableau 5 ci-dessous. Tableau 5. Propriétés mécaniques des profilés Y en alliage 3.
    Revenu 30h 152°C 48h 152 °C
    Homogénéisation A B A B
    sens L - Renfort Rm (MPa) 527 563 538 573
    Rp0,2 (MPa) 500 537 516 551
    A (%) 7,5 9,9 8,1 9,6
    sens L-Renfort/semelle Rm (MPa) 534 580 551 590
    Rp0,2 (MPa) 510 559 534 572
    A (%) 6,6 8,6 7 7,8
    sens L - Semelle Rm (MPa) 543 536 557 549
    Rp0,2 (M Pa) 505 494 529 517
    A (%) 7,3 9,2 7,2 9,5
    Sens T-L (semelle) Rm (MPa) 501 488 513 503
    Rp0,2 (MPa) 456 441 472 462
    A (%) 8,8 12,3 8,6 11,4
    KQ (CT15-W60) M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0015
         		L-T 34,3 45,2 30,5 42,8
    T-L 29,3 42,5 26,4* 37,3
    * K1C
  • Ces résultats sont illustrés par les Figures 5a (sens L) et 5b (sens TL). Pour les profilés provenant de billettes ayant été homogénéisées à 520 °C, le compromis entre résistance mécanique et ténacité est à nouveau très nettement amélioré et ce pour les deux conditions de revenu testées.
  • Des essais de fatigue ont été réalisés dans le cas du revenu de 30 h à 152 °C, sur des éprouvettes à trou (Kt = 2,3) avec un rapport (charge minimale / charge maximale) R = 0,1 à une fréquence de 80 Hz. Les essais ont été réalisés à l'air ambiant du laboratoire. Ces essais sont présentés sur le Figure 6. Pour un nombre de cycles donné, l'augmentation de la contrainte maximale est comprise entre 10 et 25%. La contrainte maximale pour l'initiation des fissures de fatigues pour un nombre de cycles à rupture de 105 est de l'ordre de 230 MPa pour des éprouvettes de Kt = 2,3, avec R = 0,1.
    • Exemple 3
  • Dans cet exemple, on a comparé deux des conditions d'homogénéisation de l'exemple 2 pour un autre type de profilés, obtenus à partir de billettes prélevées dans une plaque dont la composition est donnée dans le tableau 6 ci-dessous : Tableau 6. Composition en % en poids des alliages Al-Cu-Li utilisés
    Alliage Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densité (g/cm3)
    4 0.03 0.05 3,05 0,01 0.39 0,01 0.03 0,12 1,70 0.35 2,631
    5 0.03 0.04 2,90 0.31 0.40 0.01 0.03 0.1 1,67 0,38 2,635
  • Les billettes en alliage 4 ont été homogénéisées 8h à 500 °C puis 24h à 527 °C (soit l'homogénéisation de référence A) tandis que les billettes en alliage 5 ont été homogénéisées 8h à 520 °C (référence B). Après homogénéisation, les billettes ont été réchauffées à 450 °C +/- 40 °C puis filées à chaud pour obtenir des profilés Z selon la Figure 7. Les profilés ainsi obtenus ont été mis en solution à 524 +/- 2 °C, 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 enfin subi un revenu de 48h à 152 °C. Des échantillons prélevés en fin de profilé ont été testés pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques (limite d'élasticité Rp0,2, la résistance à la rupture Rm, et l'allongement à la rupture (A), diamètre des échantillons : 10 mm) de même que leur ténacité (KQ), les éprouvettes utilisées pour les mesures de ténacité avaient pour caractéristiques B=15 mm et W = 60 mm. Les mesures effectuées en fin de profilé permettent manière générale d'obtenir les caractéristiques mécaniques les plus défavorables du profilé. La localisation des prélèvements est indiquée en pointillés sur la Figure 7.
  • Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 7 ci-dessous. Les produits selon l'invention présentent des caractéristiques mécaniques légèrement supérieures et une ténacité améliorée de plus de 20%. Tableau 7. Propriétés mécaniques des profilés Z en alliage 4 et 5.
    Sens L KQ M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0016
    Alliage Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L
    4 576 527 8,4 31,0 31,4
    5 574 536 9,8 38,2 37,8
    • Exemple 4
  • Dans cet exemple, une billette dont la composition est donnée dans le tableau 8 a été coulée. Tableau 8 Composition en % en poids et densité de l'alliage Al-Cu-Li utilisé.
    Alliage Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densité (g/cm3)
    6 0,03 0,05 3,1 0,3 0,4 0,01 0,03 0,11 1,65 0,34 2,639
  • Les billettes en alliage 6 ont été homogénéisées 8h à 520 °C (soit l'homogénéisation de référence B). Après homogénéisation, les billettes ont été réchauffées à 450 °C +/- 40 °C puis filées à chaud pour obtenir des profilés P selon la Figure 8. Les profilés ainsi obtenus ont été mis en solution, 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 enfin subi un revenu de 48h à 152 °C. Des échantillons prélevés en fin de profilé ont été testés pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques (limite d'élasticité Rp0,2, la résistance à la rupture Rm, et l'allongement à la rupture A).
  • Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 9 ci-dessous. Tableau 9. Propriétés mécaniques des profilés P en alliage 6.
    Sens L
    Alliage Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%)
    6 562 525 10,1
  • Des essais de fatigue ont été réalisés dans, sur des éprouvettes à trou (Kt = 2,3) avec un rapport (charge minimale / charge maximale) R = 0,1 à une fréquence de 80 Hz. Les essais ont été réalisés à l'air ambiant du laboratoire. Les résultats de ces essais sont donnés dans le Tableau 10. Tableau 10. Résultats des essais de fatigue S/N pour les profilés en alliage 6
    Charge maximale [MPa] Cycles
    MPa N
    300 22 120
    280 31 287
    260 46 696
    240 53 462
    220 87 648
    200 113 583
    180 132 003
    170 203 112
    160 232 743
    150 177 733
    140 5 113 237
    130 9 338 654
    • Exemple 5
  • Dans cet exemple, une billette dont la composition est donnée dans le tableau 11 a été coulée. Tableau 11 Composition en % en poids et densité de l'alliage Al-Cu-Li utilisé.
    Alliage Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densité (g/cm3)
    7 0,03 0,05 3,1 0,3 0,4 0,01 0,04 0,10 1,71 0,36 2,636
  • Les billettes en alliage 7 ont été homogénéisées 8h à 520 °C (soit l'homogénéisation de référence B). Après homogénéisation, les billettes ont été réchauffées à 450 °C +/- 40 °C puis filées à chaud pour obtenir des profilés Q selon la Figure 9. Les profilés ainsi obtenus ont été mis en solution, 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 enfin subi un revenu de 48h à 152 °C. Des échantillons prélevés en fin de profilé ont été testés pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques (limite d'élasticité Rp0,2, la résistance à la rupture Rm, et l'allongement à la rupture A).
  • Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 12 ci-dessous. Tableau 12. Propriétés mécaniques des profilés Q en alliage 7.
    Alliage Sens L
    Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%)
    7 561 521 8,5
  • Des essais de fatigue ont été réalisés dans, sur des éprouvettes à trou (Kt = 2,3) avec un rapport (charge minimale / charge maximale) R = 0,1 à une fréquence de 80 Hz. Les essais ont été réalisés à l'air ambiant du laboratoire. Les résultats de ces essais sont donnés dans le Tableau 13. Tableau 13. Résultats des essais de fatigue S/N pour les profilés en alliage 7.
    Charge maximale [MPa] Cycles
    MPa N
    300 22 165
    280 32 214
    260 47 536
    240 59 094
    220 103 407
    200 251 771
    190 254 842
    180 6 508 197
    160 6 130 947
    130 9 383 980
    • Exemple 6
  • Dans cet exemple, une plaque dont la composition est donnée dans le tableau 14 a été coulée. Tableau 14 Composition en % en poids et densité de l'alliage Al-Cu-Li utilisé.
    Alliage Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densité (g/cm3)
    8 0,03 0,06 3,1 0,3 0,4 0,01 0,03 0,11 1,77 0,36 2,631
  • La plaque a été scalpée puis homogénéisée à 520 +/- 5 °C pendant 8 h (soit l'homogénéisation de référence B). Après homogénéisation, la plaque a été laminée à chaud pour obtenir des tôles ayant une épaisseur de 25 mm. Les tôles ont été mises en solution à 524 +/- 2 °C, trempées à l'eau froide et tractionnées avec un allongement permanent compris entre 2 et 5%. Des échantillons de diamètre 10 mm prélevés dans certaines de ces tôles ont ensuite subi un revenu d'une durée comprise entre 20h et 50h à 155 °C. Ces échantillons ont été testés pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques (limite d'élasticité Rp0,2, la résistance à la rupture Rm, et l'allongement à la rupture (A)) de même que leur ténacité (KQ), avec des éprouvettes de géométrie B = 15 mm, W = 30 mm. Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 15 ci-dessous. Tableau 15 Propriétés mécaniques des tôles en alliage 8 ayant subi un revenu en laboratoire.
    Alliage Traction Durée du revenu à 155 °C Rm L (MPa) Rp0,2 L (MPa) KQ L-T M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0017
    8 2,5 % 20 557 504 33,9
    30 579 538 28,6
    40 586 550 25,4
    50 589 555 25,8*
    8 4,4 % 20 577 543 30,5
    30 589 562 27,2
    40 594 566 23,8*
    50 597 571 23,7
    *K1C
  • Les tôles ont subi un revenu industriel de 48 h à 152 °C. Les résultats des essais mécaniques (prélèvement à mi-épaisseur) effectués sur les tôles ainsi obtenues sont donnés dans le Tableau 16. Tableau 16 Propriétés mécaniques des tôles en alliage 8 ayant subi un revenu industriel
    Traction Rm L (MPa) Rp0,2 L (MPa) A% L Rm TL (MPa) Rp0,2 TL (MPa) A% TL Rm 45° (MPa) Rp0,2 45° (MPa) A% 45° KQ L-T M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0018
         		KQ T-L M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0019
    2,5 594 559 6 568 523 6 522 466 9 26,2 25,1
    4 600 571 6 575 537 6 526 476 10 25,3 24,7
    • Exemple 7
  • Dans cet exemple, on a utilisé les conditions d'homogénéisation selon l'invention pour deux types de profilés, obtenus à partir de billettes en deux alliages différents dont la composition est donnée dans le tableau 17 ci-dessous. Tableau 17 Composition en % en poids et densité de l'alliage Al-Cu-Li utilisé.
    Alliage Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densité (g/cm3)
    9 0,03 0,05 2,49 0,31 0,35 0,01 0,04 0,13 1,43 0,25 2,645
    10 0,03 0,06 2,62 0,30 0,35 0,01 0,04 0,14 1,42 0,25 2,648
    Les billettes ont été homogénéisées 8h à 520 °C (référence B) La vitesse de montée en température était de 15 °C/h pour l'homogénéisation et le temps équivalent était 9,5 heures Après homogénéisation, les billettes ont été réchauffées à 450 °C +/- 40 °C puis filées à chaud pour obtenir des profilés X selon la Figure 2 ou Y selon la Figure 3. Les profilés ainsi obtenus ont été mis en solution à 524 +/- 2 °C, trempés avec de l'eau de température inférieure à 40 °C, et tractionnés avec un allongement permanent compris entre 2 et 5%. Différentes conditions de revenu ont été mises en oeuvre. Des échantillons prélevés en fin de profilé ont été testés pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques (limite d'élasticité Rp0,2, la résistance à la rupture Rm, et l'allongement à la rupture (A) de même que leur ténacité (KQ). Les prélèvements ont effectués sur la semelle pour les profilés X et Y. 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=15 mm et W = 60 mm (profilés Y) et B=20 mm et W = 76 mm (profilés X).
    Les résultats obtenus sur les profilés X et Y sont donnés dans les tableaux 18 et 19 ci-dessous. Tableau 18. Propriétés mécaniques des profilés X en alliage 8 et 9.
    Alliage Revenu Sens L Sens TL KQ M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0020
    Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L
    9 20H 152 °C 468 405 12,6 444 388 15,1 60,8 60,2
    30H 152 °C 497 450 12,8 465 417 14,1 63,7 52,1
    48H 152 °C 517 478 11,0 486 447 12,5 60,3 47,9*
    60H 152 °C 526 493 10,9 494 458 12,7 56,5 45,6*
    10 20H 152 °C 488 433 10,9 457 397 13,1 61,4 54,1
    30H 152 °C 513 470 11,3 486 441 13,2 59,8 47,7
    48H 152 °C 532 498 10,1 501 463 12,4 55,2 42,5*
    60H 152 °C 536 503 9,9 503 468 9,5 53,6 40,0*
    *K1C
    Tableau 19. Propriétés mécaniques des profilés Y en alliage 8 et 9.
    Alliage Revenu Sens L Sens TL KQ M ⁢ P ⁢ a ⁢ m
    Figure imgb0021
    Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L
    9 20H 152 °C 489 432 12 451 392 15 53,6 53,6
    30H 152 °C 517 477 11 478 435 13 57,9 50,8
    48H 152 °C 535 501 10 494 457 12 56,9 47,2
    60H 152 °C 539 506 10 497 462 12 53,0 45,4*
    10 20H 152 °C 496 440 11,9 458 402 14 54,2 50,3
    30H 152 °C 523 483 11,1 485 442 13 52,7 46,3
    48H 152 °C 539 506 10,5 500 465 11 52,2 39,5
    60H 152 °C 546 515 10,3 504 470 11 49,1 38,4*
    *K1C
  • Le compromis entre ténacité et résistance mécanique obtenu avec les alliages 9 et 10 est particulièrement avantageux, notamment pour obtenir des valeurs de ténacité très élevées, avec KQ(L-T) supérieur à 50 MPa m ,
    Figure imgb0022
     et même supérieur à 55 MPa m .
    Figure imgb0023

Claims (15)

  1. Procédé de fabrication d'un produit filé, laminé et/ou forgé à base d'alliage d'aluminium dans lequel :
    a) on élabore un bain de métal liquide comprenant 2,0 à 3,1 % 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 dudit 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 ; la composition étant ajustée de façon à obtenir une densité à température ambiante inférieure à 2,67 g/cm3,
    b) on coule une forme brute à partir dudit bain de métal liquide ;
    c) on homogénéise ladite forme brute à une température comprise entre 515 °C et 525°C de façon à ce que le temps équivalent pour l'homogénéisation t eq = ∫ exp - 26100 / T ⁢ dt exp - 26100 / T ref
    Figure imgb0024
    soit compris entre 5 et 20 heures, 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 ;
    d) on déforme à chaud et optionnellement à froid ladite forme brute en un produit filé, laminé et/ou forgé ;
    e) on met en solution et on trempe ledit produit ;
    f) on tractionne de façon contrôlée ledit produit avec une déformation permanente de 1 à 5 % et préférentiellement d'au moins 2% ;
    g) on réalise un revenu dudit produit par chauffage à 140 à 170 °C pendant 5 à 70 heures de façon à ce que ledit produit ait une limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement d'au moins 440 MPa et de préférence d'au moins 460 MPa.
  2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la teneur en cuivre dudit bain de métal liquide est au moins 2,5 % en poids et de préférence au moins 2,7 % en poids.
  3. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 2 dans lequel la teneur en lithium dudit bain de métal liquide est comprise entre 1,42 et 1,77% en poids.
  4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel lesdites impuretés inévitables comprennent le fer et le silicium, ces impuretés ayant une teneur inférieure à 0,08 % en poids et 0,06 % en poids pour le fer et le silicium, respectivement, les autres impuretés ayant une teneur inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15 % en poids au total.
  5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ledit temps équivalent pour l'homogénéisation est compris entre 6 et 15 heures.
  6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la température d'homogénéisation est d'environ 520 °C et la durée de traitement est comprise entre 8 et 20 heures.
  7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel ledit revenu est réalisé par chauffage à 148 à 155 °C pendant 10 à 40 heures.
  8. Produit filé en alliage d'aluminium de densité inférieure à 2,67 g/cm3 obtenu par le procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que sa ténacité KQ(L-T) est d'au moins 52 MPa m
    Figure imgb0025
     sa limite d'élasticité Rp0,2(L) est d'au moins 490 MPa, et en ce que sa teneur en cuivre est comprise entre 2,45 et 2,65 % en poids et sa teneur en lithium est comprise entre 1,4 et 1,5 % en poids et caractérisé en ce que:
    (a) sa limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement dans le sens L Rp0,2(L) exprimée en MPa et sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
    Figure imgb0026
     sont telles que KQ(L-T) > 129 - 0,17 Rp0,2(L) ; et/ou
    (b) sa résistance à la rupture dans le sens L Rm(L) exprimée en MPa et sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
    Figure imgb0027
     sont telles que KQ(L-T) > 179 - 0,25 Rm(L), et/ou
    (c) sa résistance à la rupture dans le sens TL Rm(TL) exprimée en MPa et sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
    Figure imgb0028
     sont telles que KQ(L-T) > 88 - 0,09 Rm(TL), et/ou
    (d) sa limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement dans le sens L Rp0,2(L) est d'au moins 490 MPa et de préférence d'au moins 500 MPa et sa contrainte maximale pour l'initiation des fissures de fatigues pour un nombre de cycles à rupture de 105 est supérieure à 210 MPa pour des éprouvettes de Kt = 2,3, avec R = 0,1.
  9. Produit filé selon la revendication 8 caractérisé en ce que sa ténacité KQ(L-T) est d'au moins 56 MPa m
    Figure imgb0029
     et sa résistance à rupture Rm(L) est d'au moins 515 MPa.
  10. Produit filé en alliage d'aluminium de densité inférieure à 2,67 g/cm3 obtenu par le procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que sa ténacité KQ(L-T) d'au moins 45 MPa m
    Figure imgb0030
     et sa limite d'élasticité Rp0,2(L) est d'au moins 520 MPa, et en ce que sa teneur en cuivre est comprise entre 2,65 et 2,85 % en poids et sa teneur en lithium est comprise entre 1,5 et 1,7 % en poids et caractérisé en ce que :
    (a) sa limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement dans le sens L Rp0,2(L) exprimée en MPa et sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
    Figure imgb0031
     sont telles que KQ(L-T) > 129 - 0,17 Rp0,2(L) ; et/ou
    (b) sa résistance à la rupture dans le sens L Rm(L) exprimée en MPa et sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
    Figure imgb0032
     sont telles que KQ(L-T) > 179 - 0,25 Rm(L), et/ou
    (c) sa résistance à la rupture dans le sens TL Rm(TL) exprimée en MPa et sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T exprimée en MPa m
    Figure imgb0033
     sont telles que KQ(L-T) > 88 - 0,09 Rm(TL), et/ou
    (d) sa contrainte maximale pour l'initiation des fissures de fatigues pour un nombre de cycles à rupture de 105 est supérieure à 210 MPa pour des éprouvettes de Kt = 2,3, avec R = 0,1.
  11. Produit filé selon une quelconque des revendications 8 à 10 dont l'épaisseur d'au moins un rectangle élémentaire est supérieure à 8 mm et de préférence supérieure à 12 mm.
  12. Produit laminé en alliage d'aluminium de densité inférieure à 2,67 g/cm3 obtenu par le procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que sa ténacité KQ(L-T), dans le sens L-T est au moins de 23 MPa m
    Figure imgb0034
     et sa limite d'élasticité conventionnelle mesurée à 0,2% d'allongement dans le sens L Rp0,2(L) est au moins égale à 560 MPa et/ou sa résistance à la rupture dans le sens L Rm(L) est au moins égale à 585 MPa.
  13. Produit laminé selon la revendication 12 dont l'épaisseur est au moins de 10 mm et de préférence au moins 15 mm.
  14. Elément de structure incorporant au moins un produit selon une quelconque des revendications 8 à 13 ou fabriqué à partir d'un tel produit.
  15. Elément de structure selon la revendication 14 comprenant au moins un produit filé selon une quelconque des revendications 8 à 11 utilisé en tant que raidisseur ou de cadre, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour la fabrication de panneaux de fuselage ou de voilure d'avions.
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