EP3864184A1 - Tole en alliage 2xxx a haute performance pour fuselage d'avion - Google Patents

Tole en alliage 2xxx a haute performance pour fuselage d'avion

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EP3864184A1
EP3864184A1 EP19816820.5A EP19816820A EP3864184A1 EP 3864184 A1 EP3864184 A1 EP 3864184A1 EP 19816820 A EP19816820 A EP 19816820A EP 3864184 A1 EP3864184 A1 EP 3864184A1
Authority
EP
European Patent Office
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weight
content
less
thin sheet
upe
Prior art date
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Pending
Application number
EP19816820.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Juliette CHEVY
Jean-Christophe Ehrstrom
Pablo LORENZINO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Constellium Issoire SAS
Original Assignee
Constellium Issoire SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Constellium Issoire SAS filed Critical Constellium Issoire SAS
Publication of EP3864184A1 publication Critical patent/EP3864184A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • 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
    • C22C21/18—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with zinc
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C2001/0054—Fuselage structures substantially made from particular materials
    • B64C2001/0081—Fuselage structures substantially made from particular materials from metallic materials

Definitions

  • the invention relates to thin sheets of 2XXX alloys, more particularly, of such products, their methods of manufacture and use, intended in particular for aeronautical and aerospace construction.
  • Alloys AA2024 or AA2524 in metallurgical state T3 are alloys commonly used for the manufacture of fuselage sheets.
  • Application EP1 170394 A1 describes such alloys for the production of thin sheets for the aeronautical industry. These sheets are described to exhibit increased resistance to crack propagation. However, their mechanical strength / toughness compromise is not as efficient as other alloys such as the AA2139 alloy.
  • the AA2139 alloy described in particular by US Pat. No. 7,229,508, is indeed an alloy which is quite efficient in terms of properties for the fuselage sheets but has a relatively high density compared to the previous solutions.
  • the invention relates to a thin sheet of aluminum-based alloy essentially recrystallized and of thickness between 0.25 and 12 mm comprising, in% by weight,
  • the thin sheet has a Cu content of between 3.4 and 3.8% by weight.
  • the Mg content is between 0.55 and 0.75% by weight
  • the Mn content is between 0.2 and 0.5% by weight, preferably between 0.25 and 0.45% by weight.
  • the Zr content is between 0.01 and 0.04% by weight or less than 0.01% by weight.
  • the thin sheet is such that:
  • the Ag content is between 0.01 and 0.25% by weight and the Zn content is less than 0.1% by weight or
  • the Ag content is less than 0.2% by weight, preferably 0.05 and 0.2% by weight and the Zn content is between 0.2 or 0.4% by weight or - the Ag content is less than 0.1% by weight and the Zn content is less than 0.1% by weight, preferably the Ag content is between 0.02 and 0.1% by weight and the Zn content is less than 0 0.05% by weight, more preferably still, the Ag content is between 0.05 and 0.1% by weight and the Zn content is less than 0.05% by weight.
  • the report Cu / Mg is between 4.5 and 6.5, preferably this ratio is such that 5 ⁇ Cu / Mg ⁇
  • the thin sheet has, in state T8, at least two of the following properties, preferably at least three, even more preferably all of the following properties:
  • tempering of the fractionated sheet by heating at a temperature between 130 and 180 ° C for a period of 10 to 100 h.
  • the income from the fractionated sheet is produced by heating to a temperature between 155 and 165 ° C for a period of 28 to 60 hours.
  • the invention also relates to the use of a sheet as described above or manufactured according to the method detailed above as a fuselage sheet or sheet for the development of hybrid aluminum-composite laminate parts also known by the acronym FML (Fiber Metal Laminate) for wing or fuselage applications in the aeronautical industry.
  • FML Fiber Metal Laminate
  • FIG. 1 illustrates the compromise between toughness (propagation energy UPE in the direction TL in J / mm 2 ) - mechanical resistance (conventional elastic limit at 0.2% elongation R p o, 2 directions TL in MPa) of different sheets of Example 1.
  • FIG. 2 illustrates the compromise between toughness (propagation energy UPE in the direction TL in J / mm 2 ) - mechanical resistance (conventional elastic limit at 0.2% elongation R p o, 2 directions TL in MPa) of different sheets of Example 3.
  • the static mechanical characteristics in tension in other words the tensile strength R m , the conventional elastic limit at 0.2% elongation R p o, 2, and the elongation at rupture A, are determined by a tensile test according to standard ISO 6892-1: 2009, the sampling and the direction of the test being defined by standard IS06361-1: 2011.
  • the cracking speed (da / dN) is determined according to standard ASTM E 647-15.
  • the test described in this standard makes it possible to determine a curve da / dN-DK where DK is the variation of the intensity factor of applied stress and da / dN is the speed of advance of crack.
  • the toughness was evaluated by the unit propagation energy (Unit Propagation Energy, UPE, also called “Kahn tenacity”) of a tear resistance test according to standard ASTM B871-01 (2013) in the direction TL. It is expressed in J / mm z .
  • the granular structure of the samples is characterized in the LxTC plane at mid-thickness, t / 2 and is evaluated quantitatively after a metallographic attack of anodic oxidation type and under polarized light.
  • the term “essentially recrystallized” is used when the granular structure has a predominant proportion of recrystallized grains, typically when more than 80%, preferably more than 90% and more preferably still more than 95% of the grains are recrystallized.
  • the recrystallized grains are isotropic and have a ratio aspect, that is to say a ratio between the average length and the average thickness less than or equal to 6, preferably less than or equal to 5 and preferably less than or equal to 4
  • a low grain ratio aspect in the LxTC plan makes it possible in particular to improve the toughness of the products.
  • a selected class of aluminum alloy containing specific and critical quantities of copper, magnesium, manganese in particular makes it possible to prepare thin sheets having an improved compromise of properties in particular compared to thin sheets of alloy 2524 to state T3.
  • the invention relates to a thin sheet of aluminum alloy.
  • thin sheet is meant here a rolled product with a thickness of between 0.25 and 12 mm, preferably between 0.3 and 8 mm, more preferably still between 0.5 and 5 mm.
  • the aluminum-based alloy from which the thin sheet is made comprises, in% by weight, Cu 3.4 - 4.0; Mg 0.5 - 0.8; Mn 0.1 - 0.7; Fe ⁇ 0.15; If ⁇ 0.15; Zr ⁇ 0.04; Ag ⁇ 0.65; Zn ⁇ 0.5; unavoidable impurities ⁇ 0.05 each and ⁇ 0.15 in total; remains aluminum.
  • the Cu content of the alloy is between 3.4 and 4.0% by weight, preferably between 3.4 and 3.8% by weight. Such a copper content makes it possible in particular to obtain an alloy having good mechanical strength. However, increasing the copper content in the alloy comes at the expense of density.
  • the Mg content is between 0.5 and 0.8% by weight, preferably between 0.55 and 0.75% by weight and, more preferably still, between 0.6 and 0.7% by weight.
  • the addition of Mg in the alloy is favorable for obtaining products having good mechanical characteristics and low density. However, beyond 0.8% by weight, magnesium is likely to degrade toughness.
  • the Cu / Mg ratio is advantageously between 4.25 and 8, preferably between 4.5 and 6.5, more preferably still this ratio is such that 5 ⁇ Cu / Mg ⁇ 6.
  • the ratio Cu / Mg is such that 5 ⁇ Cu / Mg ⁇ 5.5, preferably 5 ⁇ Cu / Mg ⁇ 5.3.
  • the Cu / Mg ratio is such that 5.5 ⁇ Cu / Mg ⁇ 6, preferably 5.7 ⁇ Cu / Mg ⁇ 5.9.
  • a Cu / Mg ratio greater than 8 is not favorable for the density of the sheet.
  • a Cu / Mg ratio of less than 4.25 can lead to the production of a product that does not have sufficient toughness for some of the targeted applications.
  • the Mn content of the alloy is between 0.1 and 0.7% by weight, preferably between 0.2 and 0.5% by weight, and more preferably still, between 0.25 and 0.45% by weight. weight.
  • Mn is a refining element of the grain.
  • a content of Mn greater than 0.7% by weight can be detrimental for the speed of cracking of the sheets (da / dN).
  • the Zr content is less than or equal to 0.04% by weight, preferably less than or equal to 0.03% by weight. According to an advantageous embodiment, making it possible in particular to obtain an excellent compromise between Kahn toughness and elastic limit R P o, 2 , the Zr content is between 0.01 and 0.04% by weight. According to another embodiment, the Zr content is less than 0.01% by weight.
  • the present inventors prefer in particular the alloy sheets comprising little Zr in order to be able to more easily recycle the sheets and the chips or scrap from machining resulting from the manufacturing processes of such sheets or from the aeronautical industries.
  • the content of Zr selected makes it possible to maintain a granular structure which is essentially recrystallized whatever the method of manufacturing the sheet used.
  • the Ag content is less than or equal to 0.65% by weight, preferably less than 0.5% by weight and more preferably less than 0.4% by weight.
  • the Zn content is less than or equal to 0.5% by weight.
  • the Ag content is between 0.01 and 0.25% by weight and the Zn content is less than 0.1% by weight.
  • the sheets according to such an embodiment have in particular an excellent tenacity compromise (in particular Kahn tenacity) - R PO , 2 .
  • the propagation energy UPE (TL) of such sheets is advantageously greater than 0.32 J / mm 2 and preferably greater than 0.4 J / mm 2 while the limit with elasticity R p o, 2 (TL) is greater than 350 MPa.
  • such sheets also have a breaking strength R m (TL) greater than 400 MPa.
  • the Ag content is less than 0.2% by weight, preferably between 0.1 and 0.2% by weight, and the Zn content is between 0.2 or 0.4% by weight. weight.
  • the sheets according to such an embodiment have, in addition in particular a good compromise between toughness (in particular Kahn toughness) and R p o, 2 (TL), high mechanical properties both in the L direction and in the TL direction.
  • such sheets have an elastic limit R p o, 2 (L) greater than 360 MPa and preferably greater than 395 MPa and a higher tensile strength R m (L) greater than 400 MPa and preferably greater 435 MPa as well as a yield strength R p o, 2 (TL) greater than 340 MPa and preferably greater than 365 MPa and preferably greater than 375 MPa and a higher breaking strength R m (TL) at 390 MPa and preferably greater than 405 MPa and more preferably greater than 425 MPa.
  • such sheets have a Kahn tenacity such that the propagation energy UPE (TL) of such sheets is greater than 0.25 J / mm 2 and preferably greater than 0.3 J / mm 2 .
  • UPE (TL) > -0.00175 R p o, 2 (TL ) + 0.96.
  • the Ag content is less than 0.1% by weight and the Zn content is less than 0.1% by weight, preferably the Ag content is between 0.02 and 0, 1% by weight and the Zn content is less than 0.05% by weight, more preferably still, the Ag content is between 0.05 and 0.1% by weight and the Zn content is less than 0, 05% by weight.
  • Such sheets have the advantage of a compromise in properties greater than that of 2524 T3 alloy sheets while presenting an economic advantage.
  • the inventors have found that the content of Zn in the selected alloy influences the corrosion resistance. For example, a Zn content of about 0.3% by weight is beneficial for corrosion resistance while a content of 0.6% or more decreases the corrosion resistance.
  • the elastic limit (R p0.2 ) / toughness (UPE) compromise can be improved in the presence of Zn but degrades for a content of 0.6% by weight and more.
  • the Ag content is less than 0.01% by weight and the Zn content is less than 0.01% by weight.
  • Iron and silicon generally affect the toughness properties.
  • the contents of Fe and Si should preferably be at most 0.15% by weight each, preferably less than 0.10% by weight each.
  • the thin sheets of aluminum-based alloy are manufactured using a process successively comprising the steps of preparing a bath of liquid metal comprising the alloying elements detailed above, of casting, homogenization, hot rolling and, optionally, cold, dissolution and quenching, controlled traction and tempering.
  • the casting of a plate from the bath of liquid metal is carried out by semi-continuous casting with direct cooling.
  • the plate is homogenized, preferably at a temperature between 480 and 560 ° C, more preferably still between 520 and 540 ° C, for a period of 4 to 20 hours, advantageously 10 to 14 hours.
  • the homogenized plate is then hot rolled and, optionally, cold rolled into a sheet having a final thickness of between 0.25 and 12 mm.
  • the plates are advantageously heated to a temperature of 420 to 480 ° C, preferably 440 to 460 ° C for 10 to 20 hours.
  • the sheets are dissolved, for example at a temperature between 490 and 560 ° C, preferably 520 and 540 ° C for 20 min to 2 hours, preferably 30 minutes to 1 hour, then quenched.
  • the homogenized sheets are subjected to a controlled traction with a permanent deformation of 0.5 to 6%, preferably from 3 to 6%.
  • a controlled traction with a permanent deformation of 0.5 to 6%, preferably from 3 to 6%.
  • Such cold work hardening rates can also be obtained by cold rolling, planing, forging or a combination of these methods and controlled traction.
  • Controlled traction with a selected permanent deformation makes it possible in particular to increase the mechanical properties of the sheets according to the invention.
  • the sheets are finally subjected to artificial aging or returned to a temperature between 130 and 180 ° C for a period of 10 to 100 h.
  • the income of the towed sheet is produced by heating at a temperature between 155 and 165 ° C for a period of 28 to 60 hours.
  • the income of the sheet fractionated is produced by heating at a temperature between 170 and 190 ° C for a period of 10 to 20 hours.
  • the sheets according to the invention have, in state T8, that is to say after the tempering, at least two of the following properties, preferably at least three of the following properties, more preferably still all of the following properties:
  • the sheets according to the invention have, in the T8 state, a compromise in toughness / mechanical strength, in particular a compromise in propagation energy UPE (TL) in J / mm 2 / conventional elastic limit at 0.2% of elongation R p o, 2 (TL) in MPa greater than that of alloy AA2524 in state T3.
  • the high mechanical characteristics of the alloys according to the invention make it possible to manufacture thin sheets which are particularly suitable for the aeronautical industry, in particular for use as fuselage sheets or sheets for the production of hybrid aluminum-composite laminate parts also known as the acronym LML (Liber Metal Laminate) for wing or fuselage applications in the aeronautical industry.
  • the sheet of the invention generally does not cause any particular problem during the subsequent operations performed on the sheet in the T8 state.
  • the corrosion resistance of the sheet according to the invention is typically high.
  • sheets of 2XXX alloy have been prepared.
  • Table 1 Composition in% by weight of the plates and corresponding density
  • the plates were homogenized for 12 hours at 530 ° C. They were preheated 12 to 18 hours at 450 ° C before being hot rolled and then cold rolled to obtain thin sheets with a thickness of 3 mm.
  • the sheets were dissolved for 45 minutes at 530 ° C. and then fractionated with a controlled deformation of 2 to 4%. They have been subjected to artificial aging, the conditions of which are detailed in Table 2 below.
  • the sheets D to K all presented an essentially recrystallized structure (recrystallization rate at T / 2 greater than 90%).
  • the aspect ratio in the L / TC plane was determined for Examples A, B and C and was 9.3, 2.7 and 4.7, respectively.
  • FIG. 1 illustrates the compromise between toughness (propagation energy UPE in the direction TL in J / mm2) and mechanical resistance (conventional elastic limit at 0.2% elongation R P o, 2 directions TL in MP a) of different sheets.
  • the fatigue crack advance rates measured according to ASTM E 647-15 are provided in Table 4 for the T-L direction. All the sheets are in the T8 state (income conditions: 14 hours at 175 ° C) with the exception of sheet C which is in the T3 state.
  • the tempering conditions are given in Table 5.
  • the sheets were tested to determine their static mechanical properties.
  • the elastic limit R P o, 2, the breaking strength R ffi and the elongation at break A, in the L direction and the TL direction, are presented in the
  • sheets of 2XXX alloy have been prepared on an industrial scale.
  • the plates were homogenized for 20 hours at 525 ° C. They were preheated 12 to 18 hours at 460 ° C before being hot rolled to obtain thin sheets with a thickness of 4 mm.
  • the sheets were placed in solution for 30 minutes at 510 ° C. and then pulled with a controlled deformation of 2 to 4%. They were subjected to an artificial aging of 14 hours at 175 ° C.
  • the sheets L to O all presented an essentially recrystallized structure (recrystallization rate at T / 2 greater than 90%).
  • the grain sizes were measured at mid-thickness on L / TC cuts according to the ASTM El 12 standard. The results are presented in Table 7.
  • the sheets were tested to determine their static mechanical properties.
  • the elastic limit R P o, 2 , the breaking strength R m and the elongation at break A, in the direction L and the direction TL, are presented in Table 8.
  • the toughness was evaluated by the so-called Kahn test method according to standard ASTM B871-01 (2013), the results are given in Table 9 and in Figure 2.

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Abstract

L'invention est relative à une tôle mince en alliage à base d'aluminium essentiellement recristallisée et d'épaisseur comprise entre 0,25 et 12 mm comprenant, en % en poids, Cu 3,4 –4,0; Mg 0,5 –0,8; Mn 0,1 –0,7; Fe ≤ 0,15; Si ≤ 0,15; Zr ≤ 0,04; Ag ≤ 0,65; Zn ≤ 0,5; impuretés inévitables ≤ 0,05 chacune et ≤ 0,15 au total; reste aluminium. L'invention a également pour objet le procédé de fabrication d'une telle tôle ainsi que son utilisation en tant que tôle de fuselage ou tôle pour l'élaboration de produits composites tels que des FML (Fiber Metal Laminate) pour les applications voilure ou fuselage de l'industrie aéronautique.

Description

DESCRIPTION :
Titre : Tôle en alliage 2XXX à haute performance pour fuselage d’avion
DOMAINE DE L’INVENTION
L'invention concerne les tôles minces en alliages 2XXX, plus particulièrement, de tels produits, leurs procédés de fabrication et d’utilisation, destinés notamment à la construction aéronautique et aérospatiale.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Des produits laminés en alliage d’aluminium de plus en plus performants sont développés pour produire des éléments de fuselage destinés notamment à l’industrie aéronautique. Les tôles de fuselage sont soumises à de nombreuses sollicitations dépendant notamment de la phase de fonctionnement (décollage, croisière, manœuvre, atterrissage...) et des conditions environnementales (variations de températures, intempéries, ...). En outre, il existe une motivation forte pour réduite tant le poids que les coûts de production.
Les alliages AA2024 ou AA2524 à l’état métallurgique T3 sont des alliages couramment utilisés pour la fabrication de tôles de fuselage. La demande EP1 170394 Al décrit de tels alliages pour l’élaboration de tôles minces pour l’industrie aéronautique. Ces tôles sont décrites pour présenter une résistance accrue à la propagation de fissure. Cependant, leur compromis résistance mécanique / ténacité n’est pas aussi performant que d’autres alliages tels que l’alliage AA2139.
L’alliage AA2139, décrit notamment par le brevet US7229508, est en effet un alliage tout à fait performant en termes de propriétés pour les tôles de fuselage mais présente une densité relativement élevée par rapport aux solutions précédentes.
Récemment, un nouvel alliage a été proposé, l’alliage AA2029, offrant à l’état métallurgique T8 des performances améliorées, notamment en termes de compromis limite d'élasticité conventionnelle à 0,2%, d’allongement RPo 2 et de ténacité, par rapport aux alliages AA2024 et AA2524 tout en présentant une densité équivalente. La demande EP1776486A1 divulgue des alliages Al-Cu-Mg-Ag-Zr répondant à la composition de l’alliage AA2029. Cet alliage comprend en particulier de 0,3 à 0,5% en poids d’argent ce qui en fait un alliage onéreux, dont le prix dépend du cours particulièrement fluctuant de l’argent. D’autre part, bien que les performances d’un tel alliage soient élevées, elles peuvent encore être améliorées notamment en termes de ténacité. L’invention vise à pallier les problèmes évoqués ci-dessus. En particulier, il existe un besoin d’un alliage 2XXX présentant un compromis résistance mécanique / ténacité amélioré par rapport à l’alliage AA2524 T3 tout en ayant une résistance à la propagation de fissure et une densité équivalentes. Cet alliage doit également présenter une bonne résistance à la corrosion, être compatible avec le plaquage afin d’améliorer plus encore la protection contre la corrosion et présenter un excellent compromis coût économique / performances techniques. Enfin, la tôle en alliage recherché doit pouvoir être produite selon des procédés de fabrication conventionnels notamment en termes de coulée et de laminage, en limitant ou évitant toute étape non conventionnelle de fabrication.
OBJET DE L’INVENTION
L’invention est relative à une tôle mince en alliage à base d’aluminium essentiellement recristallisée et d’épaisseur comprise entre 0,25 et 12 mm comprenant, en % en poids,
Cu 3,4 - 4,0 ; Mg 0,5 - 0,8 ; Mn 0,1 - 0,7 ; Fe < 0,15 ; Si < 0,15 ; Zr < 0,04 ; Ag < 0,65; Zn < 0,5 ; impuretés inévitables < 0,05 chacune et < 0,15 au total ; reste aluminium.
Dans un mode de réalisation, la tôle mince a une teneur en Cu comprise entre 3,4 et 3,8% en poids.
Avantageusement, la teneur en Mg est comprise entre 0,55 et 0,75% en poids,
préférentiellement entre 0,6 et 0,7% en poids.
Selon un mode préféré de réalisation, la teneur en Mn est comprise entre 0,2 et 0,5% en poids, préférentiellement entre 0,25 et 0,45% en poids.
Avantageusement, la teneur en Zr est comprise entre 0,01 et 0,04 % en poids ou inférieure à 0,01% en poids.
Préférentiellement, la tôle mince est telle que :
la teneur en Ag est comprise entre 0,01 et 0,25 % en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,1% en poids ou
la teneur en Ag est inférieure à 0,2 % en poids, préférentiellement 0,05 et 0,2% en poids et la teneur en Zn est comprise entre 0,2 ou 0,4% en poids ou - la teneur en Ag est inférieure à 0,1 % en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,1% en poids, préférentiellement la teneur en Ag est comprise entre 0,02 et 0,1% en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,05% en poids, plus préférentiellement encore, la teneur en Ag est comprise entre 0,05 et 0,1% en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,05% en poids. Selon un autre mode de réalisation compatible avec les modes précédents, le rapport Cu/Mg est compris entre 4,5 et 6,5, préférentiellement ce rapport est tel que 5 < Cu/Mg <
6.
De manière préférée, la tôle mince présente, à l’état T8, au moins deux des propriétés suivantes, préférentiellement au moins trois, plus préférentiellement encore toutes les propriétés suivantes :
UPE (T-L) > -0,00175 RpO,2(TL) + 0,93, préférentiellement UPE (T-L) > -0,00175 RpO,2(TL) + 0,96 et, plus préférentiellement encore, UPE (T-L) > -0,00175 RpO,2(TL) + 0,99
avec UPE (T-L) en J/mm2 et RpO,2(TL) en MPa ;
_ UPE (T-L) > 0,35 J/mm2, préférentiellement UPE (T-L) > 0,37 J/mm2 ;
_ vitesse d’avancée de fissure da/dN inférieure ou égale à 3.6 10-4 mm/cycle pour un DK de 15 MPa m ;
_ densité inférieure à 2,800, de préférence inférieure à 2,780, préférentiellement inférieure à 2,775 et de manière préférée inférieure à 2,770 et de manière encore préférée inférieure 2,765.
Le procédé de fabrication d’une tôle mince en alliage à base d’aluminium essentiellement recristallisée d’épaisseur comprise entre 0,25 et 12 mm comprenant successivement les étapes de:
a. élaboration d’un bain de métal liquide comprenant, en pourcentage en poids, Cu 3,4 - 4,0 ; Mg 0,5 - 0,8 ; Mn 0,1 - 0,7 ; Fe < 0,15 ; Si < 0,15 ; Zr < 0,04 ; Ag < 0,65; Zn < 0,5 ; impuretés inévitables < 0,05 chacune et < 0,15 au total ; reste aluminium ;
b. coulée d’une plaque à partir dudit bain de métal liquide ;
c. homogénéisation de ladite plaque ;
d. laminage à chaud et, optionnellement, à froid de ladite plaque en une tôle ayant une épaisseur finale comprise entre 0,5 et 12 mm ;
e. mise en solution et trempe de ladite tôle ;
f. traction de façon contrôlée de ladite tôle avec une déformation permanente de 0,5 à 6% ;
g. revenu de la tôle fractionnée par chauffage à une température comprise entre 130 et 180 °C pendant une durée de 10 à lOOh.
Selon un mode de réalisation préféré, le revenu de la tôle fractionnée est réalisé par chauffage à une température comprise entre 155 et 165 °C pendant une durée de 28 à 60h.
L’invention a également pour objet l’utilisation d’une tôle telle que décrite ci-dessus ou fabriquée selon le procédé précédemment détaillé en tant que tôle de fuselage ou tôle pour l’élaboration de pièces hybrides stratifiées aluminium-composite aussi connues sous l’acronyme FML (Fiber Métal Laminate) pour les applications voilure ou fuselage de l’industrie aéronautique.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers de l’invention donnés à titre d’exemple non limitatif.
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 illustre le compromis ténacité (énergie de propagation UPE dans le sens T-L en J/mm2) - résistance mécanique (limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rpo,2 sens TL en MPa) des différentes tôles de l’exemple 1.
La figure 2 illustre le compromis ténacité (énergie de propagation UPE dans le sens T-L en J/mm2) - résistance mécanique (limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rpo,2 sens TL en MPa) des différentes tôles de l’exemple 3.
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. 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 page 2-12 et 2-13 de « Aluminum Standards and Data ». Sauf mention contraire, les définitions des états métallurgiques indiquées dans la norme européenne EN 515 (1993) s'appliquent.
Sauf mention contraire, 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 Rpo,2, et l’allongement à la rupture A, sont déterminés par un essai de traction selon la norme ISO 6892-1 :2009, le prélèvement et le sens de l’essai étant définis par la norme IS06361-1 : 2011.
La vitesse de fissuration (da/dN) est déterminée selon la norme ASTM E 647-15. L’essai décrit dans cette norme permet de déterminer une courbe da/dN-DK où DK est la variation du facteur d’intensité de contrainte appliquée et da/dN est la vitesse d’avancée de fissure. La ténacité a été évaluée par l’énergie de propagation unitaire (Unit Propagation Energy, UPE, aussi appelée « ténacité Kahn ») d’un test de résistance à la déchirure selon la norme ASTM B871-01 (2013) dans le sens T-L. Elle est exprimée en J/mmz.
Dans le cadre de l'invention, la structure granulaire des échantillons est caractérisée dans le plan LxTC à mi-épaisseur, t/2 et est évaluée quantitativement après une attaque métallographique de type oxydation anodique et sous lumière polarisée. Le terme « essentiellement recristallisé » est utilisé lorsque la structure granulaire présente une proportion prédominante de grains recristallisés, typiquement lorsque plus de 80%, préférentiellement plus de 90% et plus préférentiellement encore plus de 95% des grains sont recristallisés.
De préférence les grains recristallisés sont isotropes et présentent un aspect ratio c’est à dire un rapport entre la longueur moyenne et l’épaisseur moyenne inférieur ou égal à 6, de préférence inférieur ou égal à 5 et de manière préférée inférieur ou égal à 4. Un faible aspect ratio des grains dans le plan LxTC permet notamment d’améliorer la ténacité des produits.
Selon la présente invention, une classe sélectionnée d’alliage d’aluminium contenant des quantités spécifiques et critiques du cuivre, magnésium, manganèse notamment permet de préparer des tôles minces présentant un compromis de propriétés amélioré en particulier par rapport aux tôles minces en alliage 2524 à l’état T3. Ainsi, l’invention a pour objet une tôle mince en alliage à base d’aluminium. Par « tôle mince », on entend ici un produit laminé d’épaisseur comprise entre 0,25 et 12 mm, préférentiellement entre 0,3 et 8 mm, plus préférentiellement encore entre 0,5 et 5 mm.
L’alliage à base à base d’aluminium à partir du lequel la tôle mince est élaborée comprend, en % en poids, Cu 3,4 - 4,0 ; Mg 0,5 - 0,8 ; Mn 0,1 - 0,7 ; Fe < 0,15 ; Si < 0,15 ; Zr < 0,04 ; Ag < 0,65; Zn < 0,5 ; impuretés inévitables < 0,05 chacune et < 0,15 au total ; reste aluminium.
La teneur en Cu de l’alliage est comprise entre 3,4 et 4,0% en poids, préférentiellement entre 3,4 et 3,8% en poids. Une telle teneur de cuivre permet notamment d’obtenir un alliage présentant une bonne résistance mécanique. Cependant, l’augmentation de la teneur en cuivre dans l’alliage se fait au détriment de la densité.
La teneur en Mg est comprise entre 0,5 et 0,8% en poids, préférentiellement entre 0,55 et 0,75% en poids et, plus préférentiellement encore, entre 0,6 et 0,7% en poids. L’ajout de Mg dans l’alliage est favorable pour l’obtention des produits présentant de bonnes caractéristiques mécaniques et une faible densité. Cependant, au-delà de 0,8% en poids, le magnésium est susceptible de dégrader la ténacité.
Le rapport Cu/Mg est avantageusement compris entre 4,25 et 8, préférentiellement entre 4,5 et 6,5, plus préférentiellement encore ce rapport est tel que 5 < Cu/Mg < 6. Dans un mode de réalisation avantageux, le rapport Cu/Mg est tel que 5 < Cu/Mg < 5,5, préférentiellement 5 < Cu/Mg < 5,3. Dans un autre mode de réalisation, le rapport Cu/Mg est tel que 5,5 < Cu/Mg < 6, préférentiellement 5,7 < Cu/Mg < 5,9. Un rapport Cu/Mg supérieur à 8 n’est pas favorable pour la densité de la tôle. Un rapport Cu/Mg inférieur à 4,25 peut conduire à l’obtention d’un produit ne présentant pas une ténacité suffisante pour certaines des applications visées.
La teneur en Mn de l’alliage est comprise entre 0, 1 et 0,7% en poids, préférentiellement entre 0,2 et 0,5% en poids, et plus préférentiellement encore, entre 0,25 et 0,45% en poids. Le Mn est un élément affinant du grain. Il a cependant été constaté qu’une teneur de Mn supérieure à 0,7% en poids peut être préjudiciable pour la vitesse de fissuration des tôles (da/dN).
La teneur en Zr est inférieure ou égale à 0,04% en poids, de préférence inférieure ou égale à 0,03% en poids. Selon un mode de réalisation avantageux, permettant en particulier d’obtenir un excellent compromis entre ténacité Kahn et limite d’élasticité RPo,2, la teneur en Zr est comprise entre 0,01 et 0,04 % en poids. Selon un autre mode de réalisation, la teneur en Zr est inférieure à 0,01% en poids. Les présents inventeurs privilégient notamment les tôles en alliage comprenant peu de Zr afin de pouvoir recycler plus aisément les tôles et les copeaux ou chutes d’usinage issus des procédés de fabrication de telles tôles ou des industries aéronautiques. De plus, la teneur de Zr sélectionnée permet de maintenir une structure granulaire essentiellement recristallisée quel que soit le procédé de fabrication de la tôle utilisé.
La teneur en Ag est inférieure ou égale à 0,65% en poids, préférentiellement inférieure à 0,5% en poids et plus préférentiellement inférieure à 0,4% en poids. La teneur en Zn est inférieure ou égale à 0,5% en poids.
Selon un mode de réalisation avantageux, la teneur en Ag est comprise entre 0,01 et 0,25 % en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,1% en poids. Les tôles selon un tel mode de réalisation présentent notamment un excellent compromis ténacité (notamment ténacité Kahn) - RPO,2. Ainsi, l’énergie de propagation UPE (T-L) de telles tôles est avantageusement supérieure à 0,32 J/mm2 et de préférence supérieure à 0,4 J/mm2 tandis que la limite d’élasticité Rpo,2 (TL) est supérieure à 350 MPa. Avantageusement, de telles tôles présentent en outre une résistance à la rupture Rm (TL) supérieure à 400 MPa.
Selon un autre mode de réalisation, la teneur en Ag est inférieure à 0,2 % en poids, préférentiellement entre 0,1 et 0,2% en poids, et la teneur Zn est comprise entre 0,2 ou 0,4% en poids. Les tôles selon un tel mode de réalisation présentent, outre en particulier un bon compromis ténacité (notamment ténacité Kahn) et Rpo,2 (TL), des propriétés mécaniques élevées tant dans le sens L que dans le sens TL. Avantageusement, de telles tôles présentent une limite d’élasticité Rpo,2 (L) supérieure à 360 MPa et de préférence supérieure à 395 MPa et une résistance à la rupture supérieure Rm (L) supérieure à 400 MPa et de préférence supérieure 435 MPa ainsi qu’une limite d’élasticité Rpo,2 (TL) supérieure à 340 MPa et de préférence supérieure à 365 MPa et de manière préférée supérieure à 375 MPa et une résistance à la rupture supérieure Rm (TL) supérieure à 390 MPa et de préférence supérieure à 405 MPa et de manière préférée supérieure à 425 MPa. De préférence de telles tôles présentent une ténacité Kahn telle que l’énergie de propagation UPE (T-L) de telles tôles est supérieure à 0,25 J/mm2 et de préférence supérieure à 0,3 J/mm2. Ce mode de réalisation est intéressant car avec un faible ajoût de Ag, il permet d’attenidre une limite d’élasticité élevée et un compromis avantageux avec la ténacité, notamment UPE (T-L) > -0,00175 Rpo,2(TL) + 0,96.
Selon encore un autre mode de réalisation, la teneur en Ag est inférieure à 0,1 % en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,1% en poids, préférentiellement la teneur en Ag est comprise entre 0,02 et 0,1% en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,05% en poids, plus préférentiellement encore, la teneur en Ag est comprise entre 0,05 et 0,1% en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,05% en poids. De telles tôles présentent l’avantage d’un compromis de propriétés supérieur à celui des tôles en alliage 2524 T3 tout en présentant un avantage économique. Les inventeurs ont constaté que la teneur de Zn dans l’alliage sélectionné influence la résistance à la corrosion. A titre d’exemple, une teneur en Zn d’environ 0,3% en poids est bénéfique pour la résistance à la corrosion tandis qu’une teneur de 0,6% ou plus diminue la résistance à la corrosion. De plus, le compromis limite d’élasticité (Rp0,2) / ténacité (UPE) peut être amélioré en présence de Zn mais se dégrade pour une teneur de 0,6% en poids et plus.
Selon encore un autre mode de réalisation, la teneur en Ag est inférieure à 0,01 % en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,01% en poids. Le fer et le silicium affectent généralement les propriétés de ténacité. Les teneurs en Fe et en Si devraient de préférence être d’au plus 0,15% en poids chacune, préférentiellement inférieures à 0,10% en poids chacune.
Tous les autres éléments, notamment les impuretés inévitables et les éléments accessoires tels que Ti, sont d’au plus 0,05% en poids chacun et d’au plus 0,15% en poids au total. Selon un mode de réalisation, les tôles minces en alliage à base d’aluminium sont fabriquées à l’aide d’un procédé comprenant successivement les étapes d’élaboration d’un bain de métal liquide comprenant les éléments d’alliages détaillés précédemment, de coulée, d’homogénéisation, de laminage à chaud et, optionnellement, à froid, de mise en solution et trempe, de traction contrôlée et de revenu.
Selon un mode de réalisation avantageux, la coulée d’une plaque à partir du bain de métal liquide est réalisée par coulée semi-continue avec un refroidissement direct.
La plaque est homogénéisée, préférentiellement à une température comprise entre 480 et 560°C, plus préférentiellement encore entre 520 et 540°C, pendant une durée de 4 à 20h, avantageusement 10 à l4h.
La plaque homogénéisée est ensuite laminée à chaud et, optionnellement, à froid en une tôle ayant une épaisseur finale comprise entre 0,25 et 12 mm. Avant le laminage à chaud, les plaques sont avantageusement chauffées à une température de 420 à 480°C, préférentiellement 440 à 460°C pendant 10 à 20h.
Les tôles sont mises en solution, par exemple à une température comprise entre 490 et 560°C, préférentiellement 520 et 540°C pendant 20 min à 2h, préférentiellement 30 minutes à lh, puis trempées.
Les tôles homogénéisées sont soumises à une traction contrôlée avec une déformation permanente de 0,5 à 6%, préférentiellement de 3 à 6%. De tels taux d’écrouissage à froid peuvent également être obtenus par laminage à froid, planage, forgeage ou une combinaison de ces méthodes et de la traction contrôlée. La traction contrôlée avec une déformation permanente sélectionnée permet notamment d’augmenter les propriétés mécaniques des tôles selon l’invention.
Les tôles sont finalement soumises à un vieillissement artificiel ou revenu à une température comprise entre 130 et 180 °C pendant une durée de 10 à lOOh. Selon un mode de réalisation avantageux permettant d’obtenir un produit aux propriétés mécaniques particulièrement élevées, le revenu de la tôle tractionnée est réalisé par chauffage à une température comprise entre 155 et 165 °C pendant une durée de 28 à 60h. Selon un autre mode de réalisation avantageux permettant notamment de réduire la durée de traitement le revenu de la tôle fractionnée est réalisé par chauffage à une température comprise entre 170 et 190 °C pendant une durée de 10 à 20h.
Les tôles selon l’invention présentent, à l’état T8 c’est-à-dire à l’issue du revenu, au moins deux des propriétés suivantes, préférentiellement au moins trois des propriétés suivantes, plus préférentiellement encore toutes les propriétés suivantes :
_ UPE (T-L) > -0,00175 RPo,2(TL) + 0,93, préférentiellement UPE (T-L) > -0,00175 Rpo,2(TL) + 0,96 et, plus préférentiellement encore, UPE (T-L) > -0,00175 Rpo,2(TL) + 0,99 avec UPE (T-L) en J/mm2 et Rpo,2(TL) en MPa ;
_ UPE (T-L) > 0,3 J/mm2, de préférence > 0,35 J/mm2, préférentiellement UPE (T-L) > 0,37 J/mm2 ;
_ vitesse d’avancée de fissure da/dN inférieure ou égale à 3.6 10 4 mm/cycle pour un DK de 15 M PaVm ;
_ densité inférieure à 2,800, de préférence inférieure à 2,780, préférentiellement inférieure à 2,775 et de manière préférée inférieure à 2,770 et de manière encore préférée inférieure 2,765
_ · RPo,2(TL) > 355 MPa, de préférence > 360 MPa, préférentiellement > 365 MPa.
Les tôles selon l’invention présentent, à l’état T8, un compromis ténacité / résistance mécanique, en particulier un compromis énergie de propagation UPE (T-L) en J/mm2 / limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement Rpo,2 (TL) en MPa supérieur à celui de l’alliage AA2524 à l’état T3.
Les caractéristiques mécaniques élevées des alliages selon l’invention permettent de fabriquer des tôles minces particulièrement adaptées pour l’industrie aéronautique, notamment pour être utilisées en tant que tôles de fuselage ou tôles pour l’élaboration de pièces hybrides stratifiées aluminium-composite aussi connues sous l’acronyme LML (Liber Métal Laminate) pour les applications voilure ou fuselage de l’industrie aéronautique. En outre, la tôle de l’invention n’induit généralement pas de problème particulier pendant les opérations ultérieures réalisées sur la tôle à l’état T8.
La résistance à la corrosion de la tôle selon l’invention est typiquement élevée.
Ces aspects, ainsi que d’autres de l’invention, sont expliqués plus en détails à l’aide des exemples illustratifs et non limitatifs suivants. EXEMPLES
Exemple 1
Dans cet exemple, des tôles en alliage 2XXX ont été préparées.
11 plaques, dont la composition est donnée dans le tableau 1 , ont été coulées sous forme de plaques de 70 mm par 190 mm par 1000 mm.
Tableau 1 Composition en % en poids des plaques et densité correspondante
Les plaques ont été homogénéisées 12 heures à 530 °C. Elles ont été préchauffées 12 à 18h à 450°C avant d’être laminées à chaud puis laminées à froid pour obtenir des tôles minces d’une épaisseur de 3 mm. Les tôles ont été mises en solution 45 minutes à 530°C puis fractionnées avec une déformation contrôlée de 2 à 4%. Elles ont été soumises à un vieillissement artificiel dont les conditions sont détaillées dans le tableau 2 ci-dessous. A l’issue de procédé de fabrication, les tôles D à K ont toutes présenté une structure essentiellement recristallisée (taux de recristallisation à T/2 supérieur à 90%). L’aspect ratio dans le plan L/TC a été déterminé pour les exemples A, B et C et était de 9,3, 2,7 et 4,7, respectivement.
Les tôles ont été testées pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques. La limite d’élasticité RPo,2, la résistance à la rupture Rm et l’allongement à la rupture A, dans le sens L et le sens TL, sont présentés dans le Tableau 2. Tableau 2 Conditions de traction contrôlée et de revenu des tôles minces associées aux propriétés mécaniques
La ténacité a été évaluée par la méthode dite du Kahn test selon la norme ASTM B871-01 (2013), les résultats sont donnés dans le tableau 3.
Tableau 3 Résultats du Kahn test
La figure 1 illustre le compromis ténacité (énergie de propagation UPE dans le sens T-L en J/mm2) et résistance mécanique (limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement RPo,2 sens TL en MP a) des différentes tôles. En particulier, les compromis
ténacité/résistance mécanique des tôles D-K2 à l’état T8 (revenu de l4h à l75°C) sont comparés aux compromis ténacité/résistance mécanique des tôles A (AA2029) et B (AA2139) à l’état T8 et C (AA2524) soumis à une cinétique de revenu (état T3 : absence de revenu ou T8 : revenu de 3, 6, 9 et l2h à l75°C).
La relation entre l’énergie de propagation UPE et la ténacité est directe bien que les valeurs de UPE ne puissent pas être utilisées pour prédire les résultats de la courbe R
d’échantillons larges en raison des géométries différentes des tests.
Les vitesses d’avancée de fissure en fatigue mesurées selon la norme ASTM E 647-15 sont fournies dans le tableau 4 pour la direction T-L. Toutes les tôles sont à l’état T8 (conditions de revenu : l4h à l75°C) à l’exception de la tôle C qui est à l’état T3.
Tableau 4 Vitesse d’avancée de fissure (mm/cycle) en fonction de DK (MPaVm)
Exemple 2
Dans cet exemple, l’influence des conditions de revenu (ou vieillissement artificiel) a été étudié sur des échantillons provenant de la coulée de l’alliage F (de composition détaillée au tableau 1), transformés en tôles de 3 mm selon les conditions de procédé de l’exemple 1 exception faite du revenu.
Les conditions de revenu sont données dans le tableau 5. Les tôles ont été testées pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques. La limite d’élasticité RPo,2, la résistance à la rupture Rffi et l’allongement à la rupture A, dans le sens L et le sens TL, sont présentés dans le
Tableau 5 Conditions de revenu des tôles minces à alliage F associées aux propriétés mécaniques
Exemple 3
Dans cet exemple, des tôles en alliage 2XXX ont été préparées à une échelle industrielle.
4 plaques, dont la composition est donnée dans le tableau 6, ont été coulées sous forme de plaques de 310 mm par 2650 mm par 2900 mm.
Tableau 6 Composition en % en poids des plaques
Les plaques ont été homogénéisées 20 heures à 525 °C. Elles ont été préchauffées 12 à l8h à 460°C avant d’être laminées à chaud pour obtenir des tôles minces d’une épaisseur de 4 mm. Les tôles ont été mises en solution 30 minutes à 5lO°C puis tractionnées avec une déformation contrôlée de 2 à 4%. Elles ont été soumises à un vieillissement artificiel de 14 heures à l75°C. Les tôles L à O ont toutes présenté une structure essentiellement recristallisée (taux de recristallisation à T/2 supérieur à 90%). Les tailles de grains ont été mesurées à mi-épaisseur sur des coupe L/TC selon la norme ASTM El 12. Les résultats sont présentés dans le tableau 7.
Tableau 7 Caractérisation des tailles de grain
Les tôles ont été testées pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques. La limite d’élasticité RPo,2, la résistance à la rupture Rm et l’allongement à la rupture A, dans le sens L et le sens TL, sont présentés dans le Tableau 8.
Tableau 8 Propriétés mécaniques des tôles industrielles
La ténacité a été évaluée par la méthode dite du Kahn test selon la norme ASTM B871-01 (2013), les résultats sont donnés dans le tableau 9 et sur la Figure 2.
Tableau 9 Résultats du Kahn test

Claims

REVENDICATIONS
1. Tôle mince en alliage à base d’aluminium essentiellement recristallisée et d’épaisseur comprise entre 0,25 et 12 mm comprenant, en % en poids,
Cu 3,4 - 4,0 ;
Mg 0,5 - 0,8 ;
Mn 0,1 - 0,7 ;
Fe < 0,15 ;
Si < 0,15 ;
Zr < 0,04 ;
Ag < 0,65;
Zn < 0,5 ;
autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total ;
reste aluminium.
2. Tôle mince selon la revendication 1 telle que la teneur en Cu est comprise entre 3,4 et 3,8% en poids.
3. Tôle mince selon la revendication 1 ou 2 telle que la teneur en Mg est comprise entre 0,55 et 0,75% en poids, préférentiellement entre 0,6 et 0,7% en poids.
4. Tôle mince selon l’une des revendications précédentes telle que la teneur en Mn est comprise entre 0,2 et 0,5% en poids, préférentiellement entre 0,25 et 0,45% en poids.
5. Tôle mince selon l’une des revendications précédentes telle que la teneur en Zr est comprise entre 0,01 et 0,04 % en poids ou inférieure à 0,01% en poids.
6. Tôle mince selon l’une des revendications précédentes telle que :
la teneur en Ag est comprise entre 0,01 et 0,25 % en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,1% en poids ou
la teneur en Ag est inférieure à 0,2 % en poids, préférentiellement 0,05 et 0,2% en poids et la teneur en Zn est comprise entre 0,2 ou 0,4% en poids ou
la teneur en Ag est inférieure à 0,1 % en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,1% en poids, préférentiellement la teneur en Ag est comprise entre 0,02 et 0,1% en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,05% en poids, plus préférentiellement encore, la teneur en Ag est comprise entre 0,05 et 0,1% en poids et la teneur en Zn est inférieure à 0,05% en poids.
7. Tôle mince selon Tune des revendications précédentes telle que le rapport Cu/Mg est compris entre 4,5 et 6,5, préférentiellement ce rapport est tel que 5 < Cu/Mg < 6.
8. Tôle mince selon Tune quelconque des revendications précédentes telle qu’elle présente, à l’état T8, au moins deux des propriétés suivantes, préférentiellement au moins trois, plus préférentiellement encore toutes les propriétés suivantes : _ UPE (T-L) > -0,00175 RPo,2(TL) + 0,93, préférentiellement UPE (T-L) > -0,00175 Rpo,2(TL) + 0,96 et, plus préférentiellement encore, UPE (T-L) > -0,00175 Rpo,2(TL) + 0,99 avec UPE (T-L) en J/mm2 et Rpo,2(TL) en MPa ;
_ UPE (T-L) > 0,3 J/mm2, de préférence > 0,35 J/mm2, préférentiellement UPE (T-L) > 0,37 J/mm2 ;
_ vitesse d’avancée de fissure da/dN inférieure ou égale à 3.6 10 4 mm/cycle pour un DK de 15 MPa m ;
_ densité inférieure à 2,800, de préférence inférieure à 2,780, préférentiellement inférieure à 2,775 et de manière préférée inférieure à 2,770 et de manière encore préférée inférieure 2,765
_ · RPo,2(TL) > 355 MPa, de préférence > 360 MPa, préférentiellement > 365 MPa.
9. Tôle mince selon Tune quelconque des revendications précédentes dans laquelle les grains recristallisés présentent sur une coupe LxTC à mi-épaisseur un aspect ratio c’est à dire un rapport entre la longueur moyenne et l’épaisseur moyenne inférieur ou égal à 6, de préférence inférieur ou égal à 5 et de manière préférée inférieur ou égal à 4.
10. Procédé de fabrication d’une tôle mince en alliage à base d’aluminium
essentiellement recristallisée d’épaisseur comprise entre 0,25 et 12 mm comprenant successivement les étapes de :
a. élaboration d’un bain de métal liquide comprenant, en pourcentage en poids, Cu 3,4 - 4,0 ; Mg 0,5 - 0,8 ; Mn 0,1 - 0,7 ; Fe < 0,15 ; Si < 0,15 ; Zr < 0,04 ; Ag < 0,65; Zn < 0,5 ; autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total ; reste aluminium ;
b. coulée d’une plaque à partir dudit bain de métal liquide ; c. homogénéisation de ladite plaque ;
d. laminage à chaud et, optionnellement, à froid de ladite plaque en une tôle ayant une épaisseur finale comprise entre 0,5 et 12 mm ;
e. mise en solution et trempe de ladite tôle ;
f. traction de façon contrôlée de ladite tôle avec une déformation permanente de 0,5 à
6% ;
g. revenu de la tôle tractionnée par chauffage à une température comprise entre 130 et 180 °C pendant une durée de 10 à lOOh.
11. Procédé de fabrication d’une tôle mince en alliage à base d’aluminium selon la revendication 10 tel que le revenu de la tôle tractionnée est réalisé par chauffage à une température comprise entre 155 et 165 °C pendant une durée de 28 à 60h.
12. Procédé de fabrication d’une tôle mince en alliage à base d’aluminium selon la revendication 10 tel que le revenu de la tôle tractionnée est réalisé par chauffage à une température comprise entre 170 et 190 °C pendant une durée de 10 à 20h.
13. Utilisation d’une tôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 ou fabriquée selon le procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 12 comme tôle de fuselage.
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