EP3344790A1 - Produit extrude en alliage al-cu-mg a compromis ameliore entre resistance mecanique et tenacite - Google Patents

Produit extrude en alliage al-cu-mg a compromis ameliore entre resistance mecanique et tenacite

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EP3344790A1
EP3344790A1 EP16777712.7A EP16777712A EP3344790A1 EP 3344790 A1 EP3344790 A1 EP 3344790A1 EP 16777712 A EP16777712 A EP 16777712A EP 3344790 A1 EP3344790 A1 EP 3344790A1
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EP
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extruded product
extruded
product according
alloy
weight
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EP16777712.7A
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Bernard Bes
Gaëlle POUGET
Jérome PIGNATEL
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Constellium Issoire SAS
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    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0084—Pistons  the pistons being constructed from specific materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Definitions

  • the invention relates to extruded products AlCuMg alloy in the treated state by solution solution, quenching and tempering, and having, compared to the products of the prior art, an improved compromise between the different required use properties.
  • Extruded AlCuMg alloy products have numerous applications, particularly in the aerospace industry, the automotive industry, the manufacture of trucks and trains, the defense industry and general industrial applications such as ventilation, compressors or pistons.
  • Properties required for these products include mechanical strength and damage tolerance.
  • US Pat. No. 5,376,192 discloses alloys having improved combinations of strength and toughness having as composition (% by weight) Cu: 2.5 - 5.5; Mg: 0.10 - 2.30 with minor additions of grain refining and dispersoid elements.
  • the patent application EP 1 114 877 A1 describes a composition structure element (in% by weight) Cu: 4.6 - 5.3; Mg: 0.10-0.50; Mn 0.15 - 0.45; If ⁇ 0.10; Fe ⁇ 0.15; Zn ⁇ 0.20; Cr ⁇ 0.10 other elements ⁇ 0.05 each and 0.15 in total, remains aluminum treated by dissolution, quenching, traction controlled to more than 1.5% of permanent deformation and income.
  • the alloy contains manganese but contains no other anti-recrystallizing element such as vanadium or zirconium.
  • US Patent Application 2005/0081965 discloses a wrought product alloy composition (in% by weight) Cu: 4.4 - 5.5; Mg: 0.3 - 1.0; Fe: 0 - 0.20; Yes ; 0 - 0.20; Zn: 0 - 0.40; Mn: 0.15 - 0.8 as a dispersoid element in combination with and or more dispersoid element selected from the group consisting of Zr, Se, Cr, Hf, Ag, Ti and V; remains aluminum in which the contents of Cu and Mg are such that - 1. l [Mg] + 5.38 ⁇ [Cu] ⁇ 5.5.
  • the patent application WO 2012/140337 relates to alloys Al-Cu-Mg of composition, in% by weight, Cu colT : 2.6 - 3.7; Mg corr : 1.5 - 2.6; Mn: 0.2 - 0.5; Zr: ⁇ 0.16; Ti: 0.01-0.15; Cr ⁇ 0.25; If ⁇ 0.2; Fe ⁇ 0.2; other elements ⁇ 0.05 and aluminum remains; with Cu COTr > - 0.9 ( corr. Mg) + 4.3 and Cu COTr ⁇ - 0.9 ( corr.
  • the object of the present invention is to provide extruded products with improved properties properties between high mechanical strength and toughness properties.
  • the subject of the invention is an extruded alloy product of composition (% by weight): Cu: 5.05 - 5.35 Mg: 0.20 - 0.40 Mn: 0.20 - 0.40 Zr: 0, 08 - 0.15
  • Ti 0.01 - 0.10 Zn: 0 - 0.15 Si ⁇ 0.10 Fe ⁇ 0.15 other elements ⁇ 0.05 each and ⁇ 0.15 in total, remains Al, treated by dissolution, quenching, controlled traction and tempering.
  • the invention also relates to a method for manufacturing an extruded product according to the invention comprising:
  • the static mechanical tensile properties in other words the ultimate tensile strength Rm, the conventional yield stress at 0.2% elongation Rp0.2, and the elongation at break A% are determined by a tensile test according to standard NF EN ISO 6892-1, the sampling and the direction of the test being defined by the EN 485-1 standard.
  • the stress intensity factor (KQ) is determined according to ASTM E399.
  • ASTM E399 provides the criteria to determine if KQ is a valid Ki C value .
  • KQ values obtained for different materials are comparable to each other as long as the elasticity limits of the materials are of the same order of magnitude.
  • EN 12258 Unless otherwise specified, the definitions of EN 12258 apply.
  • the thickness of the extruded products 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.
  • extruded products of Al-Cu-Mg alloy having an improved compromise between strength and toughness, particularly in the longitudinal direction are obtained through a narrow selection of composition and a suitable processing method, including placing in solution, quenching, controlled traction and income.
  • the copper content is between 5.05 and 5.35% by weight.
  • the copper content is between 5, 10 and 5.30% by weight.
  • the maximum copper content is 5.25% by weight and preferably 5.20% by weight.
  • the magnesium content is between 0.20 and 0.40% by weight.
  • the magnesium content is between 0.25 and 0.35% by weight.
  • the combination of Cu and Mg additions, in particular with a Cu / Mg ratio of between 12.625 and 26.75, contributes to reaching an advantageous compromise between mechanical strength and toughness.
  • the Cu / Mg ratio between 16 and 21.
  • the contents of manganese and zirconium are controlled to obtain an advantageous granular structure.
  • a manganese content of 0.20 to 0.40% by weight is associated with a zirconium content of 0.08 to 0.15% by weight.
  • the manganese content is between 0.25 and 0.35% by weight.
  • the zirconium content is between 0.10 and 0.14% by weight.
  • the alloy may comprise up to 0.15% by weight of zinc, this addition may have a favorable effect on the mechanical strength, without risk for other properties, such as corrosion resistance.
  • the zinc content is, however, less than 0.05% by weight.
  • the iron and silicon contents are maintained below 0.15 and 0.10% by weight, and preferably below 0.09 and 0.08% by weight, respectively.
  • the contents of the other elements are maintained below 0.05% by weight each and 0.15% in total. These other elements are impurities inevitably present in aluminum and their content must be limited so as not to affect the properties of the alloy.
  • the chromium content is vanadium are maintained below 0.02% by weight.
  • the manufacturing range of the extruded product according to the invention comprises the casting of a raw form, the homogenization of this raw form, the hot extrusion transformation of this homogenized raw form, the solution setting, quenching, traction controlled and income.
  • the raw form is advantageously a billet but it can also be different insofar as it is possible to obtain a billet from this raw form, for example by machining.
  • the raw form is homogenized. In one advantageous embodiment, the raw form is homogenized at a temperature between 490 and 540 ° C.
  • the hot transformation of a billet obtained from this homogenized raw form is carried out by extrusion.
  • the outlet temperature of the extruded product is at least 440 ° C.
  • the extruded product thus obtained is dissolved at a temperature between 525 and 540 ° C.
  • the dissolution is performed directly through the heat generated during the extrusion.
  • the extruded product thus dissolved is then quenched, for example by spraying or immersion with cold water.
  • the extruded product thus dissolved and quenched then undergoes controlled traction to a permanent deformation of at least 1.5%, preferably at least 2%.
  • This controlled traction step makes it possible to relax the product and also contributes to the mechanical properties.
  • the product thus obtained finally undergoes an artificial income at a temperature between 160 and 190 ° C for a period of typically between 5 and 40 hours.
  • the temperature of the artificial income is between 165 and 180 ° C for a period of time typically between 10 and 35 hours.
  • the tempering temperature is at least 170 ° C.
  • the metallurgical state thus obtained is typically a T8511 state.
  • the metallurgical structure obtained is preferably substantially non-recrystallized, with a recrystallization rate of less than 30%, and most often less than 10%, over the entire thickness.
  • the extruded products according to the invention advantageously have a yield strength Ro, 2 (L) measured at quarter-diameter of at least 365 MPa, preferably at least 375 MPa, and preferably at least 380 MPa.
  • the extruded products according to the invention can advantageously be used in the aerospace industry, the automotive industry, the manufacture of trucks and trains, the defense industry and general industrial applications such as ventilation systems, compressors or pistons, in the form of a machined or forged mechanical part.
  • the thickness of the extruded products according to the invention, or the diameter in the case of bars of circular section, is advantageously at least 50 mm and preferably at least 100 mm.
  • the products according to the invention are particularly suitable for use as a piston in a vehicle internal combustion engine and in particular a racing car.
  • the products according to the invention can be used as pistons in internal combustion engines for Formula 1 racing cars.
  • the concept of "Formula 1" refers to a particular competition regulation, and involves use of race cars specifically adapted to this competition.
  • the products according to the invention can also be used as pistons in other racing vehicles, in particular in cars, motorcycles or racing ships.
  • the products according to the invention according to the invention can also be used in vehicles intended for the general public as well as in commercial vehicles and any other vehicle using an internal combustion engine. They can also be used in hydraulic or pneumatic installations, especially at elevated temperatures, typically between 200 and 350 ° C.
  • the alloy B is an alloy falling within the range of compositions according to the invention.
  • the alloys were cast as billets and homogenized at 530 ° C for 6 hours. Table 1
  • Ki c critical stress intensity factor
  • K Q values are not valid Klc values according to ASTM E 399, the criterion P max / PQ ⁇ 1.10 not being verified as well as criterion 2.5 ( KQ / RP 0 .2) 2 > Wa in some cases.
  • the alloy B according to the invention leads to a simultaneous improvement of the mechanical strength in the direction L, ie a 10% increase in the elastic limit R P0,2 (L) and 9% of the breaking load R m (L), and toughness in the LR direction, a 7% increase in K Q (LR). These properties being antagonistic this simultaneous improvement is surprising.
  • alloy B The granular structure of alloy B was essentially non-recrystallized with a recrystallization rate of less than 10% while that of alloy A was partially recrystallized.

Abstract

L'invention concerne un produit extrudé en alliage de composition (% en poids) : Cu : 5,05 –5,35 Mg : 0,20 –0,40 Mn : 0,20 –0,40 Zr : 0,08 –0,1 Ti : 0,01 –0,15 Zn : 0 -0,15 Si< 0,10 Fe < 0,15 autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste Al, traité par mise en solution,à une température comprise entre 525 et 540 °C, trempe, traction contrôlée trempé jusqu'à une déformation permanente d'au moins 1,5%,et revenu à une température comprise entre 160 et 190 °C. Les produits selon l'invention se prêtent particulièrement bien à l'utilisation comme piston dans un moteur à combustion interne de véhicule et en particulier de voiture de course.

Description

PRODUIT EXTRUDE EN ALLIAGE AL-CU-MG A COMPROMIS AMELIORE ENTRE RESISTANCE MECANIQUE ET TENACITE
Domaine de l'invention
L'invention concerne des produits extrudés en alliage AlCuMg à l'état traité par mise en solution, trempe et revenu, et présentant, par rapport aux produits de l'art antérieur, un compromis amélioré entre les différentes propriétés d'emploi requises.
Etat de la technique Les produits extrudés en alliage AlCuMg trouvent de nombreuses applications notamment dans l'industrie aérospatiale, l'industrie automobile, la fabrication de camions et de trains, l'industrie de la défense et des applications générales industrielles telles que des systèmes de ventilation, des compresseurs ou des pistons.
Ces produits peuvent notamment être utilisés à l'état extrudé ou à l'état forgé d'une barre extrudée.
Les propriétés requises pour ces produits sont notamment la résistance mécanique et la tolérance aux dommages. Il est en particulier avantageux d'obtenir simultanément une résistance mécanique élevée et une ténacité élevée, ces deux propriétés étant généralement antagonistes. On parle ainsi généralement de compromis entre résistance mécanique et ténacité.
De nombreux alliages ont été développés notamment pour ces produits extrudés. Le brevet US 5,376,192 décrit des alliages ayant des combinaisons améliorées de résistance mécanique et de ténacité ayant pour composition (en % en poids) Cu : 2.5 - 5.5 ; Mg : 0.10 - 2.30 avec des additions mineurs d'affinant de grains et d'éléments dispersoïdes. Les quantités de Cu et Mg sont ajustées de telle façon que la limite de solubilité pour ces éléments n'est pas dépassée et de préférence Cu = - 0,91(Mg) + 5,2.
La demande de brevet EP 1 114 877 Al décrit un élément de structure de composition (en % en poids) Cu : 4.6 - 5.3 ; Mg : 0.10 - 0.50 ; Mn 0.15 - 0.45 ; Si < 0.10 ; Fe < 0.15 ; Zn < 0.20 ; Cr < 0.10 autres éléments < 0.05 chacun et 0.15 au total, reste aluminium traité par mise en solution, trempe, traction contrôlée à plus de 1.5 % de déformation permanente et revenu. L'alliage contient du manganèse mais ne comporte aucun autre élément anti-recristallisant tel que le vanadium ou le zirconium. La demande de brevet US 2005/0081965 décrit un produit corroyé en alliage de composition (en % en poids) Cu : 4.4 - 5.5 ; Mg : 0.3 - 1.0 ; Fe : 0 - 0.20 ; Si ; 0 - 0.20 ; Zn : 0 - 0.40 ; Mn : 0.15 - 0.8 comme élément dispersoïde en combinaison avec et ou plus élément dispersoïde choisi dans le groupe consistant en Zr, Se, Cr, Hf, Ag, Ti et V ; reste aluminium dans lequel les teneurs en Cu et Mg sont telles que - l . l [Mg]+5.38≤[Cu] < 5.5.
La demande de brevet WO 2012/140337 concerne des alliages Al-Cu-Mg de composition, en % en poids, Cu colT : 2,6 - 3,7; Mg corr : 1,5 - 2,6; Mn : 0,2 - 0,5; Zr : < 0,16; Ti : 0,01 - 0,15; Cr < 0,25; Si < 0,2; Fe < 0,2; autres éléments < 0,05 et reste aluminium; avec Cu COTr > - 0,9(Mg corr) + 4,3 et Cu COTr < - 0,9 (Mgcorr) + 5,0; où Cu COTr = Cu - 0,74 (Mn - 0,2) - 2,28 Fe et Mg colT = Mg - 1,73 (Si - 0,05) pour Si > 0,05 et Mg corr = Mg pour Si<0,05 et leur procédé de fabrication.
Le but de la présente invention est de fournir des produits extrudés présentant des propriétés un compromis de propriétés amélioré entre résistance mécanique élevée et ténacité.
Objet de l'invention
L'invention a pour objet un produit extrudé en alliage de composition (% en poids) : Cu : 5,05 - 5,35 Mg : 0,20 - 0,40 Mn : 0,20 - 0,40 Zr : 0,08 - 0,15
Ti : 0,01 - 0,10 Zn : 0 - 0,15 Si < 0,10 Fe < 0,15 autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste Al, traité par mise en solution, trempe, traction contrôlée et revenu.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un produit extrudé selon l'invention comprenant :
a) la coulée d'une forme brute de la composition selon l'invention,
b) l'homogénéisation de cette forme brute,
c) la transformation à chaud par extrusion d'une billette obtenue à partir de cette forme brute ainsi homogénéisée pour obtenir un produit extrudé,
d) la mise en solution de ce produit extrudé, à une température comprise entre 525 et 540 °C,
e) la trempe du produit ainsi mis en solution,
f) la traction contrôlée du produit ainsi trempé jusqu'à une déformation permanente d'au moins 1,5%,
g) le revenu du produit ainsi tractionné à une température comprise entre 160 et 180 °C.
Description des figures Figure 1 : Compromis entre la limite d'élasticité et la ténacité pour les produits extrudés de l'exemple.
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 Rm, 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.
Le facteur d'intensité de contrainte (KQ) est déterminé selon la norme ASTM E399.
La norme ASTM E399 donne les critères qui permettent de déterminer si KQ est une valeur valide de KiC. Pour une géométrie d'éprouvette donnée, les valeurs de KQ obtenues pour différents matériaux sont comparables entre elles pour autant que les limites d'élasticité des matériaux soient du même ordre de grandeur.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258 s'appliquent.
L'épaisseur des produits extrudés 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.
Selon l'invention, des produits extrudés en alliage Al-Cu-Mg présentant un compromis amélioré entre résistance mécanique et ténacité, en particulier dans la direction longitudinale, sont obtenus grâce à une sélection étroite de composition et un procédé de transformation approprié, comprenant mise en solution, trempe, traction contrôlée et revenu.
La teneur en cuivre est comprise entre 5,05 et 5,35 % en poids. Préférentiellement la teneur en cuivre est comprise entre 5, 10 et 5,30 % en poids. Avantageusement la teneur maximale en cuivre est de 5,25 % en poids et de manière préférée de 5,20 % en poids. La teneur en magnésium est comprise entre 0,20 et 0,40 % en poids. Préférentiellement la teneur en magnésium est comprise entre 0,25 et 0,35 % en poids. La combinaison des additions de Cu et Mg avec notamment un rapport Cu/Mg compris entre 12,625 et 26,75 contribue à atteindre un compromis avantageux entre résistance mécanique et ténacité. De manière avantageuse le rapport Cu/Mg compris entre 16 et 21. Les teneurs en manganèse et en zirconium sont contrôlées pour obtenir une structure granulaire avantageuse. Ainsi, une teneur en manganèse de 0,20 à 0,40 % en poids est associée à une teneur en zirconium de 0,08 à 0,15 % en poids. Préférentiellement la teneur en manganèse est comprise entre 0,25 et 0,35 % en poids. Avantageusement la teneur en zirconium est comprise entre 0,10 et 0,14 % en poids. Le contrôle des additions de manganèse et de zirconium permet avantageusement d'obtenir une structure non recristallisée qui est favorable à l'obtention du compromis recherché entre résistance mécanique et ténacité dans la direction longitudinale.
L'addition de 0,01 à 0,15 % en poids de titane permet notamment de contrôler la taille de grain lors de la coulée et peut contribuer à l'obtention du compromis favorable de propriété entre résistance mécanique et ténacité.
L'alliage peut comporter jusqu'à 0,15% en poids de zinc, cette addition pouvant avoir un effet favorable sur la résistance mécanique, sans risque pour d'autres propriétés, comme la résistance à la corrosion. Dans un mode de réalisation de l'invention la teneur en zinc est cependant inférieure à 0,05 % en poids.
Les teneurs en fer et en silicium sont maintenues respectivement en dessous de 0,15 et 0,10% en poids, et de préférence en dessous de 0,09 et 0,08%> en poids.
Les teneurs des autres éléments sont maintenues en dessous de 0,05 % en poids chacun et 0,15 % au total. Ces autres éléments sont des impuretés inévitablement présentes dans l'aluminium et leur teneur doit être limitée pour ne pas affecter les propriétés de l'alliage. De façon avantageuses, les teneurs en chrome est en vanadium sont maintenues en dessous de 0,02 % en poids.
La gamme de fabrication du produit extrudé selon l'invention comprend la coulée d'une forme brute, l'homogénéisation de cette forme brute, la transformation à chaud par extrusion de cette forme brute homogénéisée, la mise en solution, la trempe, la traction contrôlée et le revenu.
La forme brute est avantageusement une billette mais elle peut également être différente dans la mesure où il est possible d'obtenir une billette à partir de cette forme brute, par exemple par usinage. La forme brute est homogénéisée. Dans un mode de réalisation avantageux, la forme brute est homogénéisée à une température comprise entre 490 et 540 °C.
La transformation à chaud d'une billette obtenue à partir de cette forme brute homogénéisée est effectuée par extrusion. Avantageusement la température de sortie du produit extrudé est au moins 440 °C. Le produit extrudé ainsi obtenu est mis en solution à une température comprise entre 525 et 540 °C. Dans un mode de réalisation de l'invention, la mise en solution est effectuée directement grâce à la chaleur générée lors de l'extrusion. Le produit extrudé ainsi mis en solution est ensuite trempé, par exemple par aspersion ou immersion avec de l'eau froide.
Le produit extrudé ainsi mis en solution et trempé subit ensuite une traction contrôlée jusqu'à une déformation permanente d'au moins 1,5%, avantageusement d'au moins 2%. Cette étape de traction contrôlée permet de détensionner le produit et contribue également aux propriétés mécaniques.
Le produit ainsi obtenu subit enfin un revenu artificiel à une température comprise entre 160 et 190 °C pendant une durée typiquement comprise entre 5 et 40 heures. Avantageusement la température du revenu artificiel est comprise entre 165 et 180 °C pendant une durée typiquement comprise entre 10 et 35 heures. Préférentiellement la température de revenu est au moins 170 °C. L'état métallurgique ainsi obtenu est typiquement un état T8511.
La structure métallurgique obtenue est de préférence essentiellement non- recristallisée, avec un taux de recristallisation inférieur à 30%>, et le plus souvent inférieur à 10%>, sur toute l'épaisseur.
Les produits extrudés selon l'invention présentent avantageusement une limite d'élasticité Ro,2 (L) mesurée à quart-diamètre d'au moins 365 MPa, de préférence au moins 375 MPa, et de manière préférée d'au moins 380 MPa.
Les produits extrudés selon l'invention présentent avantageusement une ténacité KQ mesurée selon la norme ASTM E399 dans le sens L-R ou dans le sens L-T pour des éprouvettes C(T) d'épaisseur B = 40 mm et de largeur W = 80 mm prélevées à mi- diamètre d'au moins 63 MPaVm et de préférence d'au moins 65 MPaVm. Les produits extrudés selon l'invention peuvent avantageusement être utilisés dans l'industrie aérospatiale, l'industrie automobile, la fabrication de camions et de trains, l'industrie de la défense et des applications générales industrielles telles que des systèmes de ventilation, des compresseurs ou des pistons, sous forme de pièce mécanique usinée ou forgée.
Ces produits peuvent notamment être utilisés à l'état extrudé ou à l'état forgé d'une barre extrudée. L'épaisseur des produits extrudés selon l'invention, ou le diamètre dans le cas de barres de section circulaire, est avantageusement d'au moins 50 mm et de préférence d'au moins 100 mm. Les produits selon l'invention se prêtent particulièrement bien à l'utilisation comme piston dans un moteur à combustion interne de véhicule et en particulier de voiture de course. A titre d'exemple, les produits selon l'invention peuvent être utilisés comme pistons dans des moteurs à combustion interne pour voiture de course Formule 1. Le concept de « Formule 1 » se réfère à un règlement de concours sportif particulier, et implique l'utilisation de voitures de course spécifiquement adaptées à cette compétition.
Les produits selon l'invention peuvent également être utilisés en tant que pistons dans d'autres véhicules de course, notamment dans des voitures, motos ou navires de course. Les produits selon l'invention selon l'invention peuvent également être utilisés dans des véhicules destinés au grand public ainsi que dans des véhicules utilitaires et tout autre véhicule utilisant un moteur à combustion interne. Ils peuvent également servir dans des installations hydrauliques ou pneumatiques, notamment à température élevée, typiquement comprise entre 200 et 350 °C.
Exemple
On a préparé 2 alliages dont la composition est indiquée au tableau 1. L'alliage B est un alliage entrant dans le domaine de composition selon l'invention. Les alliages ont été coulés sous forme de billettes et homogénéisés à 530 °C pendant 6 heures. Tableau 1
Composition des alliages (% en poids) Alliage Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr Zn
A 0.04 0.08 5.18 0.34 0.21 0.11 0.02 0.08
B 0.06 0.06 5.14 0.33 0.26 0.02 0.12 0.08
Des barres extrudées de section circulaire de diamètre 150 mm ont été obtenues à partir des billettes. Les barres ainsi obtenues ont été mises en solution pendant 6 heures à 533 °C, trempées par immersion dans l'eau, détensionnées par traction contrôlée avec un taux de déformation permanente de 3% et revenues pendant 24 heures à 173 °C. L'état métallurgique ainsi obtenu était T8511.
On a mesuré les caractéristiques mécaniques : résistance à la rupture Rm (en MPa), limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% Rpo,2 (en MPa) et allongement à la rupture A (en %), sur des éprouvettes de traction de section circulaire selon la norme ASTM B 557, prélevées à quart-diamètre dans les sens L et R (4 éprouvettes par cas).
On a mesuré également la ténacité par le facteur d'intensité critique de contrainte Kic (en MPaVm) mesuré, selon la norme ASTM E 399, sur des éprouvettes C(T) d'épaisseur B=40 mm et de largeur W = 80 mm prélevées à mi-diamètre dans les sens L-R et R-L (2 éprouvettes par cas), où L est la direction de déformation principale, ici la direction d'extrusion et R est la direction radiale.
L'ensemble des résultats est regroupé au tableau 2. Les valeurs de KQ ne sont pas des valeurs de Klc valides selon la norme ASTM E 399, le critère Pmax/PQ < 1.10 n'étant pas vérifié ainsi que le critère 2.5(KQ/RP0.2)2 > W-a dans certains cas.
Tableau 2 Propriétés mécaniques obtenues
Alliage Rm Rpo,2 A % Rm Rpo,2 A % KQ
(L) (L) (L) (R) (R) (R) (L-R)
MPa MPa MPa MPa MPaVm
A 402 352 16 432 361 11 62
B 439 387 14 442 368 7 67 On constate que l'alliage B selon l'invention conduit à une amélioration simultanée de la résistance mécanique dans le sens L, soit une augmentation de 10% de la limite d'élasticité RP0,2(L) et de 9% de la charge à rupture Rm(L), et de la ténacité dans le sens L-R, soit une augmentation de 7% de KQ(L-R). Ces propriétés étant antagonistes cette amélioration simultanée est surprenante.
La structure granulaire de l'alliage B était essentiellement non-recristallisée avec un taux de recristallisation inférieur à 10% alors que celle de l'alliage A était partiellement recristallisée.

Claims

Revendications
1. Produit extrudé en alliage de composition (% en poids) :
Cu : 5,05 - 5,35 Mg : 0,20 - 0,40 Mn : 0,20 - 0,40 Zr : 0,08 - 0, 15 Ti : 0,01 - 0, 15 Zn : 0 - 0, 15 Si < 0,10 Fe < 0, 15
autres éléments < 0,05 chacun et < 0, 15 au total, reste Al, traité par mise en solution, trempe, traction contrôlée et revenu.
2. Produit extrudé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que Si < 0,08% et Fe < 0,09%.
3. Produit extrudé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que Cu < 5,2%.
4. Produit extrudé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Mg est compris entre 0,25 et 0,35%>.
5. Produit extrudé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que Mn est compris entre 0,25 et 0,35%>.
6. Produit extrudé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il présente une limite d'élasticité Ro;2 (L) mesurée à quart-diamètre d'au moins 365 MPa, de préférence au moins 375 MPa, et de manière préférée d'au moins 380 MPa.
7. Produit extrudé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il présente une ténacité KQ mesurée selon la norme ASTM E399 dans le sens L- R ou dans le sens L-T pour des éprouvettes C(T) d'épaisseur B = 40 mm et de largeur W = 80 mm prélevées à mi-diamètre d'au moins 63 MPaVm et de préférence d'au moins 65 MPaVm.
8. Produit extrudé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il présente une structure granulaire essentiellement non-recristallisée.
9. Procédé de fabrication d'un produit extrudé selon une des revendications 1 à 8 comprenant :
la coulée d'une forme brute de composition selon une quelconque des revendications 1 à 5,
l'homogénéisation de cette forme brute,
la transformation à chaud par extrusion d'une billette obtenue à partir de cette forme brute ainsi homogénéisée pour obtenir un produit extrudé,
la mise en solution de ce produit extrudé, à une température comprise entre 525 et 540 °C,
la trempe du produit ainsi mis en solution,
la traction contrôlée du produit ainsi trempé jusqu'à une déformation permanente d'au moins 1,5%,
le revenu du produit ainsi tractionné à une température comprise entre 160 et 190 °C.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le revenu est effectué à une température d'au moins 170°C.
11. Utilisation d'un produit d'un produit extrudé selon une des revendications 1 à 8 comme piston dans un moteur à combustion interne de véhicule et en particulier de voiture de course.
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