FR2676462A1 - Procede pour ameliorer l'isotropie travers des produits epais en alliages d'al. - Google Patents

Procede pour ameliorer l'isotropie travers des produits epais en alliages d'al. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'amélioration de l'isotropie des caractéristiques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliage d'Al à durcissement structural, en particulier ceux appartenant à la série 7000 selon la désignation de l'Aluminum Association. Le procédé consiste à couler un produit sous forme de lingots à teneurs en Si et/ou Fe limitées contenant également de faibles teneurs en éléments anti-recristallisants (Zr, Mn, Cr, Hf, Ti), à l'homogénéiser, et à le transformer de manière à obtenir un taux de recristallisation supérieur à 15% et de préférence 25% et à traiter thermiquement le produit obtenu par trempe et revenu, et de préférence sur-revenu. Ces produits trouvent leur application principale dans les domaines aéronautiques et spatiaux.

Description

-1 -
PROCEDE POUR AMELIORER L'ISOTROPIE TRAVERS
DES PRODUITS EPAIS EN ALLIAGES D'AL
L'invention concerne un procédé d'amélioration de l'isotropie des caractéristiques mécaniques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court de produits épais en alliage d'Al à durcissement structural, en particulier ceux appartenant à la série 7000 selon la désignation de l'Aluminum Association. On sait que les produits corroyés épais en alliage d'aluminium présentent une zone de faible ductilité associée à de faibles résistances mécaniques de traction dans tout plan contenant la direction travers-court (TC) dans une zone située à 40-60 environ de cette direction travers-court Ceci conduit généralement à une insuffisance de tenue lors de sollicitations mécaniques exercées dans cette zone soit au cours de la
fabrication, soit au cours de l'utilisation de tels matériaux.
Ce problème est résolu par l'utilisation de la méthode de fabrication selon l'invention suivante: a) on coule un produit sous forme de lingots (plateaux ou billettes) en un alliage des séries 7000, 2000 ou 6000 selon les désignations de l'Aluminum Association, contenant au plus 90 % des teneurs maximales en Fe
et/ou Si et de préférence au plus 75 % de celles-ci.
Dans les alliages 7000, on tolère au moins 1 des éléments suivants jusqu'aux teneurs indiquées: Zr S 0,15, Mn 5 0,45, Cr S 0,23, Hf S 0,15, Ti S 0,10 avec cependant une teneur globale inférieure à 0, 90 % Le Zr est préférable dans les produits épais tels que tôles moyennes et
fortes et produits forgés ou matricés d'épaisseur k 20 mm.
On préfère Cr + Mn pour les produits minces (t 15 mm).
b) on homogénéise le produit de manière à dissoudre les eutectiques de coulée et à obtenir des composés intermétalliques suffisamment fins; pour les alliages 7000 on a de préférence des phases au Zr (A 13 Zr sphériques) de diamètre I 30 nm et des phases A 118 Cr 2 Mg 3 et/ou A 120 Cu 2 Mn sous forme de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale est
inférieure à 500 nm.
c) on transforme ledit produit homogénéisé en un produit corroyé tel que tôles, profilés, etc dans des conditions telles que le produit final ait, après mise en solution, un taux de recristallisation supérieur à %, et de préférence supérieur à 25 %, mesuré par analyse d'image, sur coupe micrographique, dans une zone située dans le 1/3 central du produit. d) le produit transformé à chaud est ensuite traité thermiquement par mise en solution, trempe, déformation plastique contrôlée éventuelle et
revenu, et de préférence sur-revenu (pour les alliages 7000).
Il est connu que, pour obtenir les taux de recristallisation indiqués, la fin de la transformation à chaud doit être effectuée à une température (T C) suffisamment basse, typiquement inférieure à 3900 C, et de préférence inférieure à 3701 C, ces températures dépendant notamment de la nature et de la nuance de l'alliage considéré, de l'épaisseur du produit, avec un taux de déformation suffisamment élevé généralement > 100 % et de préférence > 150 % Le taux de déformation est défini par S x 100 s S étant la section droite transversale en cours de transformation lorsqu'elle atteint la température To C, et
s la section droite transversale après déformation.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, et illustrée par les figures suivantes: La Fig 1 représente la corrélation entre Au A/A (défini ci-après) dans le plan long/travers-court (L-TC) et le taux de recristallisation à
mi-épaisseur pour des tôles épaisses en 7010.
La Fig 2 représente une comparaison dans le plan travers-long/travers-court (TL/TC) de l'isotropie (de l'allongement %)
de tôles épaisses en 7010 aux états T 7651 et T 7451.
-3- Dans tous les caractérisée d'allongement correspondant court A. exemples ci-après, l'anisotropie dans le plan considéré est par le paramètre /\ A/A o Ad, A est la différence en traction entre la direction TC et la direction au minimum d'allongement, rapporté à l'allongement travers
EXEMPLE 1
Influence du taux de recristallisation (voir aussi Sur des tôles d'épaisseur 90 mm en 7075 -recristallisation respectivement de 5 et 25 % d'image à mi-épaisseur, on a obtenu les résultats L-TC. fig 1) ayant des taux de mesuré par analyse suivants dans le plan lx a Taux Direction Allongement | Äz A x 100 l recrist (%) (o) A (%) A
0 (TC) 5,3
i j l 30 I 2,1 l % 45 1,9 64 I I 60 I 6,5 l l i I 90 (L) 11,9 l I I I I I l O (TC) I 6,6 I l
II 30 I 5,6
% 45 5,6 l 15 I I l 60 I 8,8 I l go 90 (L) I 12,0 I L, L_: 1 * 2I _ _ a===
EXEMPLE 2
Influence de la pureté Des tôles de 100 mm d'épaisseur en alliages 7075 et 7475 ayant35 respectivement les teneurs en Fe et Si suivantes: -4- % Fe % Si 0,18 0,10 0,05 0,04 ont été obtenues suivant une même gamme de fabrication et de traitement thermique Les résultats obtenus dans le plan L-TC sont les suivants: I Alliage I Direction ( ) A (%) I A x 100 A
I | O (TC) 6
4,1
7075 45 6 34
8,5
I 90 (L) I 9 I
0 (TC) 8,8
6,9
7475 45 8,4 22
I 1 60 11,0
l I 90 (L) 12,2
EXEMPLE 3
Influence de l'état de revenu (fig 2) La comparaison statistique de la moyenne arithmétique de l'écart _ A entre les états T 74 et T 76 sur des tôles d'épaisseur 80, 105 et 150 mm
traitées en laboratoire.
On constate que l'état T 74 est plus favorable que l'état T 76.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1 Méthode pour améliorer l'isotropie dans le sens travers de produits épais en alliages d'Al à durcissement structural, caractérisée en ce que: a) on coule une composition contenant au plus 90 % des teneurs maximales
en Fe et Si selon les désignations de l'Aluminum Association.
b) on homogénéise cette composition c) on transforme à chaud le produit homogénéisé dans des conditions telles que le taux de recristallisation final soit supérieur ou égal à 15 -d) le produit est ensuite traité thermiquement par mise en solution,
trempe, déformation contrôlée éventuelle et revenu.
2 Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition contient des teneurs en Fe et Si atteignant au plus 75 % des
teneurs maximales de l'Aluminium Association.
3 Méthode selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que
la transformation à chaud conduit à un taux de recristallisation
supérieur ou égal à 25 %.
4 Méthode selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que
l'alliage est un alliage de la série 7000, contenant au plus 0,15 % Zr, 0,45 % Mn, 0,23 % Cr, 0,15 Hf, 0,10 % Ti avec Zr + Mn + Cr + Hf + Ti S
0,90 %.
5 Méthode selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que
l'alliage est un alliage de la série 2000.
6 Méthode selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que
l'alliage est un alliage de la série 6000.
7 Méthode selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le
revenu conduit a un état T 74 selon les désignations de l'Aluminum Association.
8 Produit épais obtenu selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
-6 - caractérisé en ce que Ls A/A > 35 % dans tout plan contenant une
direction travers court.
9 Produit épais selon la revendication 8, caractérisé en ce que A% > 3
dans tout plan contenant une direction travers court.
Produit selon l'une des revendications 8 ou 9, relatif aux alliages
7000, caractérisé en ce que les phases A 13 Zr ont un diamètre inférieur ou égal à 30 nm et en ce que les phases A 118 Cr 2 Mg 3 et/ou A 120 Cu 2 Mn sont sous formes de plaquettes ou bâtonnets dont la dimension maximale
est inférieure à 500 nm.
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