FR2827614A1 - Produits corroyes soudables en alliage d'aluminium a haute resistance et leur procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'invention concerne des produits corroyés soudables en alliage d'aluminium à haute résistance, sous forme laminée, extrudée ou forgée, utilisables notamment dans l'industrie aéronautique. L'alliage contient de 0, 8 à 1, 3 % de silicium, de 0, 2 à 1, 0 % de cuivre, de 0, 5 à 1, 1 % de manganèse, de 0, 45 à 1, 0 % de magnésium, de 0, 01 à 0, 25 % de cérium, de 0, 01 à 0, 3 % de fer, moins de 0, 25 % de zirconium, moins de 0, 25 % de chrome, moins de 1, 4 % de zinc, moins de 0, 25 % de titane et moins de 0, 25 % de vanadium.Cet alliage donne aux produits de l'invention, avec une excellente résistance à la corrosion intergranulaire, un meilleur équilibre entre la limite d'élasticité en traction et la ténacité à la rupture.Cette invention concerne également un procédé de fabrication de ces produits, lesquels peuvent être employés dans l'industrie aéronautique.

Description

développement de l'embryon.

Produits corroyés soudables en alliage d'aluminium à haute résistance et leur procédé de fabrication La présente invention concerne des produits en alliage à base d'aluminium, utilisables dans des acronefs, des véhicules automobiles et d'autres applications, ainsi qu'un procédé de production de tels produits en alliage à base d'aluminium. Plus précisément, elle concerne des pro duits en alliage d'aluminium soudable amélioré, particulièrement intéres sant pour les applications acronautiques, qui présentent de très bonnes caractéristiques de tolérance aux dommages, y compris des propriétés amé liorces de résistance à la corrosion et de ténacité à la rupture, ainsi qu'une

meilleure aptitude à la mise en forme et une résistance mécanique accrue.

D ans la technique, on connat l'emploi d' alliages d' aluminium à traitement thermique dans un certain nombre d'applications réclamant une résistance mécanique relativement élevoe, comme des fuselages d'avion, des éléments de véhicule et autres. Les alliages d'aluminium 6061 et 6063 sont des alliages à traitement thermique bien connus. Ces alliages présen tent, dans les deux états T4 et T6, des propriétés intéressantes de résistan ce macanique et de ténacité. Comme on le sait, l'état T4 est un état dans le quel l'alliage a subi un traitement thermique avec mise en solution et trem pe, puis une maturation naturelle jusqu'à ce que ses propriétés aient atteint un niveau pratiquement stable, alors que l'état T6 est un état o l'alliage est plus résistant parce qu'on lui a fait subir un revenu. Mais ces alliages connus n'ont pas une résistance mécanique suffisante pour être employés dans la plupart des applications de structures d'acronefs. Plusieurs autres alliages de la série 6000 de l'Aluminium Association (AA) ne conviennent généralement pas pour la conception d'avions commerciaux, chez lesquels les différents types de structures nocessitent des jeux de propriétés diffé rents. En fonction des critères de conception définis pour une pièce parti culière d'un avion, des améliorations concernant la résistance mécanique, la ténacité à la rupture et la résistance à la fatigue de cette pièce condui sent à des économies de poids, qui se traduisent par des économies de car burant réalisces pendant toute la durce de vie de l'avion, et/ou à un niveau de sécurité plus élevé. C'est précisément pour répondre à de telles deman

des que plusieurs alliages de la série 6000 ont été mis au point.

Le brevet européan EP-O 173 632 concerne des produits forgés ou extrudés en un alliage constitué des composants alliés suivants, en les proportions indiquces ci-dessous (en pourcentages pondéraux): Si 0,9 - 1, 3 et de préférence 1,0 - 1,15 Mg 0,7 - 1,1 et de préférence 0,8 - 1,0 Cu 0,3 - 1,1 et de préférence 0,8 - 1,0 Mn 0,5 - 0,7 Zr 0,07 - 0,2 et de préférence 0,08 - 0,12 Fe < 0,30 Zn 0,1 - 0,7 et de préférence 0,3 - 0,6 le complément étant constitué par l'aluminium et les impuretés inévita bles (représentant chacune moins de 0,05 % en poids, et toutes ensemble,

moins de 0,15 % en poids de l'alliage).

Ces produits ont une microstructure qui n'est pas recristallisce.

Cet alliage est enregistré par 1'AA sous le numéro 6056.

I1 y a eu des rapports selon lesquels cet alliage connu AA6056, à l'état T6, est sensible à la corrosion intergranulaire. C'est pour résoudre ce problème que l'on a proposé, dans le brevet US n 5 858 134, un procé dé de production de produits laminés ou extrudés en un alliage constitué des composants alliés suivants, en les proportions indiquces ci-dessous (en pourcentages pondéraux): Si 0,7- 1,3 Mg 0,6- 1,1 Cu 0,5- 1,1 Mn 0,3 - 0,8 Zr < 0,20 Fe < 0,30 Zn < 1 Ag < 1 Cr < 0,25 le complément étant constitué par l'aluminium et d'autres éléments (repré sentant chacun moins de 0,05 % en poids, et tous ensemble, moins de 0,15 % en poids de l'alliage), procédé dans lequel on amène les produits à l'état de sur-revenu. Mais le sur-revenu nocessite, en fin de fabrication de pièces pour acronefs, des durces de traitement coûteuses en temps et en argent. I1 est par ailleurs essentiel, pour qu'on puisse parvenir à améliorer la résistance à la corro sion intergranulaire en opérant selon ce procédé, que le rapport Mg/Si

dans l'alliage d'aluminium soit inférieur à 1.

Dans le brevet US n 4 589 932, on divulgue des produits cor royés, destinés par exemple aux industries de constructions automobiles ou acronautiques, en un alliage d'aluminium enregistré ultérieurement sous le numéro AA 6013 et constitué des composants alliés suivants, en les proportions indiquces ci-dessous (en pourcentages pondéraux): Si 0,4 - 1, 2 et de préférence 0,6 - 1,0 Mg 0,5 - 1,3 et de préférence 0,7 - 1,2 Cu 0, 6- 1,1 Mn 0,1 - 1,0 et de préférence 0,2 - 0,8 Fe < 0,6 Cr <0,10 Ti < 0, 10

le complément étant constitué par l'aluminium et les impuretés inévitables.

Cet alliage d'aluminium doit répondre en outre à la condition [Si + 0,1] < Mg < [Si + 0,4], et il a subi un traitement thermique de mise en solution à une température valant de 549 à 582 C et voisine de la tem pérature de solidus de l'alliage. Dans les exemples donnés dans ce brevet,

le rapport Mg/Si est toujours supérieur à 1.

Dans le brevet US n 5 888 320, on divulgue un procédé de pro duction de produits en un alliage d' aluminium constitué des compo s ants alliés suivants, en les proportions indiquces ci-dessous (en pourcentages pondéraux): Si 0,6 - 1,4 et de préférence 0,7 - 1,0 Mg 0,6 - 1,4 et de préférence 0,8 - 1,1 Cu < 0,6 et de préférence < 0,5 Fe < 0,5 et de préférence < 0,3 Zn 0,4 - 1,4 et de préférence 0,5 - 0,8 et au moins l'un des éléments suivants Mn 0,2 - 0,8 et de préférence 0,3 - 0,5 Cr 0,05 - 0, 3 et de préférence 0,1 - 0,2

le complément étant constitué par l'alurninium et les impuretés inévitables.

L'alliage d'aluminium divulgué dans ce brevet constitue une so

lution de remplacement pour l'alliage connu 6013 à haute teneur en cuivre.

Cet alliage-là contient peu de cuivre, mais on en a augmenté la teneur en zinc jusqu'à plus de 0,4 % en poids, et cette teneur en zinc vaut de préfé rence de 0,5 à 0,8 % en poids. Cette forte teneur en zinc est nocessaire pour

compenser la baisse de la teneur en cuivre.

Malgré ces références, on a encore grand besoin de produits améliorés en alliage d'aluminium présentant un équilibre encore meilleur des propriétés de résistance mécanique, de ténacité à la rupture et de résis

tance à la corrosion.

Un premier but de l'invention est de proposer un produit corroyé soudable en alliage d'aluminium de la série 6000, dont la limite d'élasticité

et la ténacité à la rupture s'équilibrent mieux.

Un autre but de l'invention est de proposer un produit corroyé soudable en alliage d'aluminium de la série 6000, dont la limite d'élasticité et la ténacité à la rupture s'équilibrent mieux et qui résiste au moins aussi bien ou mieux à la corrosion, en particulier à la corrosion intergranulaire, que des produits en alliage standard 6013, sous la même forme et dans le

même état de traitement thermique.

Un autre but de l'invention est de proposer un produit laminé soudable en alliage d'aluminium de la série 6000, dont la limite d'élasticité et la ténacité à la rupture s'équilibrent mieux et qui résiste au moins aussi bien ou mieux à la corrosion, en particulier à la corrosion intergranulaire, que des produits en alliage standard 6013, sous la même forme et dans le

même état de traitement therrnique.

s Conformément à la présente invention, on propose un produit corroyé soudable, sous forme lamince, extrudée ou forgée, en un alliage d'aluminium à haute résistance, constitué des composants alliés suivants, en les proportions indiquces ci-dessous (en pourcentages pondéraux): Si 0, 8- 1,3 Cu 0,2- 1,0 Mn 0,5- 1,1 Mg 0,45- 1,0 Ce 0,01 - 0,25 Fe 0,01 - 0,3 Zr < 0,25 Cr < 0,25 Zn < 1,4 Ti < 0,25

V < 0,25

le cérium étant de préférence introduit sous forme de mischmetall, et le complément étant constitué par l'aluminium et d'autres éléments re présentant chacun moins de 0,05 % en poids, et tous ensemble, moins de

0,15 % en poids de l'alliage.

Grâce à la présente invention, la Demanderesse peut proposer des produits corroyés, et de préférence laminés, soudables et hautement résistants, en un alliage d'aluminium de la série AA 6000 dont les proprié tés de résistance mécanique, de ténacité à la rupture et de résistance à la corrosion, en particulier la résistance à la corrosion intergranulaire, sont bien équilibrces. Les produits en alliage de l'invention, proposés par la De manderesse, qui peuvent être des produits corroyés, de préférence laminés, présentent une limite d'élasticité de 340 MPa ou plus et une charge limite de rupture en traction de 355 MPa ou plus, combinces avec une résistance à la corrosion intergranulaire meilleure que celles des produits en alliage standard 6013 ou 6056, sous la même forme et dans le mj ême état de traite ment thernique. On peut réussir à souder ces produits à l'aide de techniques comme le soudage par laser, le soudage par friction-malaxage et le soudage

TIG (soudage avec électrode réfractaire).

On peut soit laisser le produit mûrir naturellement, pour obtenir un produit amélioré dans l'état T4 (mûri), présentant une bonne aptitude à la mise en forme, soit le faire mûrir artificiellement jsque dans un état T6 (revenu) pour obtenir un produit en un alliage amélioré qui présente une résistance mécanique élevoe et une grande ténacité à la rupture, join tes à de bonnes propriétés de résistance à la corrosion. On parvient alors à bien équilibrer les performances de l'alliage en résistance mécanique, ténacité à la rupture et résistance à la corrosion, sans avoir à porter le pro duit jusque dans un état de sur-revenu, mais en sélectionnant soigneuse ment dans d'étroits intervalles les valeurs des teneurs en cérium, cuivre,

magnésium, silicium et manganèse.

L'équilibre des propriétés de l'alliage d'aluminium soudable de la présente invention, à savoir une bonne aptitude à la mise en forme, une ténacité à la rupture élevoe, une résistance mécanique élevoe et une bonne résistance à la corrosion, dépend de la composition chimique de cet allia ge, qui doit strictement respecter les limites spécifiques indiquces ci-des 1S sous en détail. Dans ce qui suit, tous les pourcentages sont des pourcen

tages pondéraux.

La teneur en silicium de l' alli age de l' invention vaut de préfé rence de 1,0 à 1,15 %, pour que le silicium, joint au magnésium, apporte à l'alliage une résistance macanique optimale. Une teneur en silicium trop forte nuit à l'allongement de l'alliage dans l'état T6 ainsi qu'à sa résistance

à la corrosion.

C'est le magnésium, joint au silicium, qui apporte de la résistance mécanique à l'alliage. La teneur en magnésium vaut de préférence de 0,6 à 0,85 %, et mieux encore de 0,6 à 0,75 %. Pour que l'alliage soit suffisam ment résistant, il doit contenir au moins 0,45 % de magnésium, mais s'il en contient plus de 1,0 %, il devient difficile qu'il y ait assez de soluté dissous pour qu'il se forme, lors du traitement de durcissement, assez de précipité

pour conférer à l'alliage une résistance mécanique élevoe à l'état T6.

Le cuivre est un élément qui joue un rôle important dans l'aug mentation de la résistance macanique de l'alliage. Mais de trop fortes teneurs en cuivre, jointes à la présence de magnésium, nuisent à la résis tance de l'alliage à la corrosion et à l'aptitude au soudage des produits en alliage. En fonction de l' application envisagée, il est préférable que la te neur en cuivre de l'alliage vaille de 0,25 à 0,5 %, ce qui représente un bon compromis entre les performances de résistance macanique, de ténacité i

à la rupture, d'aptitude à la rnise en forme et de résistance à la corrosion.

On a constaté que, quand la teneur en cuivre de l'alliage se trouve dans cette gamme, le produit en alliage présente une bonne résistance à la cor rosion intergranulaire. Dans un autre mode avantageux de réalisation de S l'invention, la teneur en cuivre de l'alliage vaut de O,S à 1,0 %, ce qui confère au produit en alliage une résistance mécanique plus élevoe, ainsi

qu'une meilleure aptitude au soudage.

La teneur en manganèse vaut de préférence de 0,6 à 0,8 %, et mieux encore de 0,65 à 0,78 %. Le manganèse favorise la régulation de la taille des grains ou y contribue, au cours des opérations qui peuvent pro voquer une recristallisation de l'alliage, et il contribue à l'augmentation

de la résistance macanique et de la ténacité à la rupture de l'alliage.

Pour le propos de la présente invention, le cérium, introduit dans l'alliage enune proportion deO,O1 àO,25 %etdepréférencedeO,O1 àO,15 %, est un constituant très important de l'alliage. On a constaté en effet, selon l'invention, que l'addition de cérium a pour résultat une remarquable amé lioration de la ténacité à la rupture des produits en alliage, en particulier si l'on détermine cette caractéristique par un essai de déchirement-rupture de Kahn, ce qui améliore en particulier la relation entre la ténacité à la rup ture et la limite apparente d'élasticité et permet d'élargir l'éventail des applications possibles des produits en alliage, en particulier comme revê tement de fuselage d'avion. I1 est préférable d'introduire le cérium sous forme de "mischmetall", un mélange de terres rares contenant de SO à 60 % de cérium. Dans ce domaine technique, on sait que le cérium, introduit le plus souvent sous forme de mischmetall, augmente la fluidité des alliages

d'aluminium et de silicium de coulée et réduit leur adhérence à la filière.

On a également rapporté que, dans les alliages d'aluminium de coulée qui contiennent plus de 0,7 % de fer, l'addition de cérium permet de faire passer

le composé FeA13 d'une forme aciculaire en une forme non-aciculaire.

L'alliage de l'invention doit contenir moins de 1,4 % de zinc. Dans le brevet US n S 888 320, on dit que l'addition de zinc peut apporter un surplus de résistance mécanique à un alliage d'alurninium, mais dans la présente invention, on a constaté que, si l'alliage contient trop de zinc, cela nuit à la résistance du produit à la corrosion intergranulaire. En outre, 3 5 l'addition de zinc tend à avoir pour effet d' augmenter la densité de l' alliage jusqu'à un niveau indés*able, ce qui est particulièrement désavantageux si l'on veut utiliser cet alliage dans des applications acronautiques. I1 est préférable que la teneur en zinc des produits en alliage de cette invention

vaille moins de 0,4 %, et mieux encore, moins de 0,25 o.

S Le fer est un élément dont l'influence est grande sur l'aptitude à la mise en forme et sur la ténacité à la rupture des produits en alliage. La teneur en fer doit valoir de 0,01 à 0,3 %, de préférence de 0,01 à 0,25 % et

mieux encore de 0,01 à 0,2 %.

Le titane est un élément important pour l'affinage des grains au cours de la solidification des lingots à laminer, et l'alliage doit de préfé rence en contenir moins de 0,25 %. Dans cette invention, on a constaté qu' on peut nettement améliorer la rési stance à la corrosion, en particulier à la corrosion intergranulaire, en mettant dans l'alliage du titane en une proportion de 0,06 à 0,2 %, et de préférence de 0,07 à 0,16 %, et aussi que

l'on peut remplacer tout ou partie du titane par du vanadium.

On peut aj outer à l'alliage du zirconium et du chrome, chacun en une proportion de moins de 0,25 %, pour améliorer le comportement de l' alliage en recristallis ation. Mai s s 'il y a trop de chrome, celui-ci peut former avec le magnésium, au sein du produit en alliage, de grosses parti

cules indésirables.

Le complément de l'alliage est constitué par l'aluminium et les impuretés inévitables. Typiquement, chaque élément constituant une im pureté se trouve dans l'alliage en une proportion d'au maximum 0,05 %, et

le total de ces impuretés représente au maximum 0,15 % de l'alliage.

On obtient les meilleurs résultats quand l'alliage des produits laminés présente une microstructure recristallisce, ce qui signifie que dans l'état T4 ou T6, il y a au moins 80 % et de préférence au moins 90 %

des grains qui sont recristallisés.

Un produit conforme à l'invention est de préférence caractérisé en ce que l'alliage a subi un traitement thermique qui l'à amené à l'état T6, traitement comportant une exposition de 0,5 à 30 heures, et de préférence de 1 à 20 heures, à une température de 150 à 210 C et donnant un produit en alliage d'aluminium dont la limite d'élasticité vaut au moins 340 MPa et de préférence au moins 350 MPa, et dont la charge limite de rupture en

traction vaut au moins 355 MPa et de préférence au moins 365 MPa.

En outre, un produit conforme à l'invention est de préférence caractérisé en ce que l'alliage a subi un traitement therrnique qui l'a amené à l'état T6, traitement comportant une exposition de 0,5 à 30 heures, et de préférence de 1 à 20 heures, à une température de 150 à 210 C et donnant un produit en alliage d'aluminium chez lequel il y a une corrosion intergra nulaire, d'après un test effectué selon ledocumentMILH-6088, jusqu'àune profondeur de moins de 200,um, et de préférence, jusqu'à une profondeur

de moins de 180 m.

Selon un mode supplémentaire de réalisation de la présente in vention, les produits de l'invention peuvent porter au moins une couche de placage. Ces produits plaqués comportent un c_ur, constitué par un pro duit en alliage d' aluminium de l'invention, et un plac age, habituellement plus pur et protogeant le c_ur, en particulier vis-à-vis de la corrosion. Ce placage peut être constitué, sans se limiter à cela, d'aluminium pratique ment non-allié ou d'aluminium ne contenant pas plus de 0,1 % ou de 1 % d'autres éléments, c'est-à-dire d'alliages d'aluminium appartenant à la série 1000, y compris les alliages des sous-classes 1000, 1100, 1200 et 1300. L'alliage du placage présent sur le c_ur peut donc être choisi parmi les alliages des types 1060, 1045, 1100, 1200, 1230, 1135, 1235, 1435,

1145, 1345, 1250, 1350, 1170, 1175, 1180, 1185, 1285, 1188 et 1199.

Peuvent en outre servir de placage des alliages de la série 7000, comme le type 7072 qui contient de 0,8 à 1,3 % de zinc, et des alliages de la série 6000, comme les alliages 6003 et 6253 qui contiennent plus de 1 % d'élé ments alliés. D'autres alliages pourraient aussi servir de placage, pour au tant qu'ils offrent au c_ur, en particulier, une protection suffisante vis-à

vis de la corrosion.

Un alliage de la série 4000 peut aussi servir de placage. Dans les alliages de la série 4000, le principal élément allié est le silicium, et typi quement, il y en a de 6 à 14 %. Dans ce cas, c'est la couche de placage qui fournit le métal d'apport dans une opération de soudage, par exemple de soudage par laser, ce qui fait que l'on n'a pas besoin d'employer des fls supplémentaires de métal d'apport lors d'une opération de soudage. Dans

un tel placage, la teneur en silicium vaut de préférence de 10 à 12 %.

La couche ou les couches de placage sont habituellement beau coup plus minces que le c_ur, chacune d'elles pouvant représenter de 2

à 15 ou 20 %, ou éventuellement 25 %, de l'épaisseur totale du produit.

D'habitude, une couche de placage représente à peu près de 2 à 12 % de l'épaisseur totale du produit. Selon un mode préféré de réalisation, un produit en alliage de la présente invention est muni, d'un côté, d'un placage en un alliage de la série 1000, et de l'autre côté, d'un placage en un alliage de la série 4000. Ce mode de réalisation permet de réunir protection contre la corrosion et aptitude au soudage. Les produits correspondants à ce mode de réalisation peuvent

être employés avec succès par exemple dans des panneaux pré-incurvés.

Au cas o le laminage de produits de type sandwich asymétrique (de type 1000/c_ur/4000) poseraient quelques problèmes, on peut aussi commen cer par laminer un produit de type sandwich symétrique de constitution 1000/4000/c_ur/4000/1000, et ensuite en éliminer une ou plusieurs cou

ches externes, par exemple par décapage chimique.

Tous les types, sous-classes et séries d'alliages mentionnés ci

dessus sont définis par l'Aluminium Association.

La présente invention a aussi pour objet un procédé de fabrica tion des produits en alliage d'aluminium de l'invention. Ce procédé com porte les étapes successives suivantes: a) se procurer un matériau de base présentant la composition chi mique indiquce plus haut; b) pré-chauffer ou homogénciser ce matériau de base; c) travailler à chaud, et de préférence laminer à chaud, ce matériau de base; d) éventuellement, travailler à froid, et de préférence laminer à froid, ce matériau de base; e) faire subir à ce matériau de base travaillé un traitement thermique de mise en solution; et f) soumettre le matériau ainsi obtenu à une trempe, afin de réduire

au minimum la précipitation incontrôlée de phases secondaires.

On peut ensuite amener le produit à l'état T4, en le laissant mûrir naturel lement, pour obtenir un produit en alliage amélioré, doté d'une bonne apti tude à la mise en forme, ou bien à l'état T6, en lui faisant subir un revenu, c'est-à-dire un cycle de traitement thermique comportant une exposition

de 0,5 à 30 heures à une température de 150 à 210 C.

Pour l'étape (a) de ce procédé, l'alliage d'aluminium décrit dans le présent mémoire peut se présenter sous forme de lingots ou de brames destinés à la fabrication de produits corroyés, obtenus par les techniques de coulée habituellement mises en _uvre, comme la coulée semi- continue, la coulée EMC ou la coulée EMS. On peut également employer des brames obtenues par coulée continue, par exemple dans des machines de coulée

à courroie ou à cylindres.

Typiquement, avant le laminage à chaud, les faces de laminage des produits, munis ou non d'un placage, subissent un scalpage destiné à éliminer les zones de ségrégation qui se trouvent à proximité de la surface

de coulée des lingots.

Les lingots ou les brames obtenus par coulée peuvent subir un traitement d'homogéncisation, avant le travail à chaud, et/ou subir un pré chauffage immédiatement suivi du travail à chaud. Il faut effectuer ce trai tement d'homogéncisation et/ou préchauffage de l'alliage, qui précède le travail à chaud, à une température de 490 à 580 C, en une ou plusieurs éta pes. Dans l'un et l'autre cas, ce traitement permet de réduire les phénomè nes de ségrégation des éléments alliés au sein du matériau brut de coulée, et provoque la dissolution des éléments solubles. Mais si l'on effectue ce traitement à une température inférieure à 490 C, on ne peut pas obtenir un effet adéquat d'homogéncisation, et si on l'effectue à une température su périeure à 580 C, il peut se produire une fusion d'eutectique, qui provo que la formation de pores, ce qui n'est pas souhaitable. Il est préférable que le traitement thermique dont il est question ci-dessus dure de 2 à 30

heures, mais il n'y a pas d'inconvénient à le faire durer plus longtemps.

C'est d'habitude à une température supérieure à 540 C que s'effectue le 3 0 traitement d'homogéncis ation, et c 'est d' habitude à une température de 535 à 560 C qu'on réalise le préchauffage, en maintenant les lingots ou les

brames à une telle température pendant 4 à 16 heures.

Après le travail à froid, qui est de préférence un laminage à froid, ou bien après le travail à chaud si l'on n'opère pas de travail à froid, on sou met le produit en alliage à un traitement thermique de mise en solution, en le maintenant à une température de 480 à 590 C, et de préférence de 530 à 570 C, pendant assez longtemps pour que la solution solide formoe

approche de l'équilibre, soit typiquement de 10 secondes à 120 minutes.

Dans le cas des produits munis d'un placage, il faut veiller à ne pas mainte nir les produits trop longtemps à une telle température, pour empêcher les éléments alliés de diffuser depuis le c_ur jusque dans le placage, ce qui

pourrait réduire la protection fournie par ce placage contre la corrosion.

Après ce traitement thermique de mise en solution, il est impor tant de faire refroidir le produit en alliage Jusqu'à une température infé rieure ou égale à 175 C, et de préférence jusqu'à la température ambiante, pour empêcher ou réduire au minimum la précipitation incontrôlée de pha ses secondaires comme Mg2Si. Mais il ne faut pas que ce refroidissement soit trop rapide, pour que la planitude du produit soit satisfaisante et qu'il y ait peu de contraintes résiduelles au sein du produit. On peut faire refroi 1S dir le produit à une vitesse convenable en employant de l'eau, par exemple

des jets ou un bain d'eau.

On a constaté que les produits conformes à l'invention convien nent très bien pour étre employés en tant que pièces de structure ou maté riau de revêtement d'acronef, et en particulier comme matériau de revête

ment de fuselage d'avion.

Exemple

Par coulée semi-continue, on prépare des lingots de S alliages différents, puis on soumet ces lingots aux opérations suivantes: -scalpage; -6 heures de pré-chauffage à 5 50 C, la vites se de chauffage valant à peu près 30 C/h; -laminage à chaud donnant des plaques épaisses de 8 rnm; - laminage à froid réduisant l'épaisseur de ces plaques à la valeur finale de 2,O rnm; - 15 minutes de traitement thermique de rnise en solution à 550 C; -trempe à l'eau; -4 heures de traitement de revenu à 190 éC, la vitesse de chauffage valant à peu près 35 C/h (état T6);

-refroidissement à l'air jusqu'à la température ambiante.

On a indiqué dans le tableau 1 la composition chimique des allia ges coulés (le complément étant constitué par l'aluminium et les impuretés inévitables). L'alliage n 3 est un alliage de l'invention, et les autres allia ges sont donnés à titre de comparaison. Pour introduire 0,03 % en poids de cérium, on a introduit dans la masse fondue 0,06 % en poids de mischme

tall à 50 o de cérium.

Les essais de traction ont été réalisés sur les feuilles nues, à l'état T6, qui présentent une microstructure parfaitement recristallisce. Pour les essais de traction dans la direction L, on a employé de petites éprouvettes aux normes européennes. Les résultats donnés dans le tableau 2 sont les moyennes des résultats obtenus avec 3 éprouvettes et concernent la limite d'élasticité Lél, la charge limite de rupture en traction L,i et le taux d'allon

gement Aso.

Pour le tableau 3, la résistance au déchirement Rd et l'énergie de propagation Ep ont été mesurces dans la direction L-T, selon la norme ASTMB871-96.Ep représente une mesure de la ténacité, en particulier vis-àvis de la propagation d'une fissure, alors que Rd est plus particu

lièrement relice à l'arnorçage d'une fissure.

On a estimé la corrosion intergranulaire sur deux échantillons de 50 x 60 mm, en suivant le protocole d'essai indiqué dans le document AIMS 03-04000, qui reprend celui du document MIL H-6088 en y ajou tant quelques étapes. On a indiqué dans le tableau 4 la profondeur maxi

male de corrosion, exprimoe en micromètres.

La figure 1 est un diagramme o l'on a porté le rapport Rd/Len fonction de Lél.

D'après les résultats donnés dans le tableau 2, on peut constater, en comparant les alliages 1 et 3, que le fait d'ajouter du cérium à l'alliage entraine une augmentation significative des caractéristiques de résistance mécanique du produit en alliage, en particulier pour ce qui est de la limite d'élasticité. D'après les résultats donnés dans le tableau 3, on peut consta ter, en comparant les alliages 1 et 3, que le fait d'ajouter du cérium à l'allia ge entra^ne une augmentation significative de la ténacité à la ropture dans la direction L-T du produit en alliage. Si l'on ajoute à l'alliage du zirco nium à la p lace du cérium, on ne peut con stater qu 'une trè s faib le augmen tation de la ténacité à la rupture. L'augmentation de résistance indiquce est bien ce que l'on attendait en résultat de l'addition de 0,11 % de zirco nium. Les alliages 1, 2 et 3 présentent une résistance mécanique et une té nacité à la rupture un peu plus faibles que celles des alliages standard 6056 et 6013, et ceci est dû, dans une grande mesure, au fait que les alliages testés contiennent nettement moins de cuivre. Quand on porte le rapport Rd/Lé1 en fonction de Lél, on peut constater, voir la figure 1, que l'addition de cérium, même en faible quantité, a pour résultat une amélioration signi ficative de l'équilibre entre la ténacité à la rupture et la limite élastique, équilibre qui constitue une caractéristique intéressante pour diverses

applications, notamment dans les constructions acrospatiales.

D'après les résultats présentés dans le tableau 4, on peut consta ter que l'addition de cérium selon l'invention n'a pas une influence signifi cative sur la résistance de l'alliage à la corrosion intergranulaire, compa rce à celle des produits en alliage d'aluminium de composition similaire, 1S mise à part l'addition de cérium, amenés au même état de traitement ther mique. Toutefois, la résistance de l'alliage 3 à la corrosion intergranulaire est nettement meilleure que celle des produits en alliages standard 6056 et 6013, alors que les résultats fournis par l'alliage 3 concernant la limite d'élasticité et le rapport Rd/Lél sont proches de ceux que fournissent les produits en alliages standard 6056 et 6013 dans le même état de traitement thermique. On pense qu'une augmentation de la teneur en titane des pro duits en alliage d'aluminium de l'invention, par exemple à une valeur de 0,1 % en poids, entrâînerait une diminution de la profondeur maximale de corrosion intergranulaire. On pense en outre qu'une optimisation de l'état T6 de traitement thermique aurait pour résultat une amélioration de la ré sistance à la corrosion intergranulaire

Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnce

qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente inven tion.

Tableau 1

Composition chimique des alliages testés Numéro Element allié (% pds) de l'alliage Si Fe Cu Mg Zn Ti Zr Ce

1 (camp.) 1,13 0,16 0,51 0,62 0,69 0,16 0,01 - -

2 (camp.) 1,20 0,18 0,52 0,72 0,69 0,15 0,04 0,11 3 (inv.) 1,17 0,16 0, 48 0,67 0,69 0,15 0,01 - 0,03

6056 0,92 0,15 0,90 0,46 0,88 0,08 0,02 - -

6013 0,79 0,17 0,96 0,35 0,90 0,09 0,03 - -

Tableau 2

Caractéristiques de résistance en traction dans la direction L, pour une feuille à l'état T6 Numéro Lél LO A50 de l'alliage (MPa) (MPa) (%)

1 330 358 8,5

2 336 364 7,0

3 361 379 6,5

6056 362 398 12

6013 369 398 9

Tableau 3

Caractéristiques de tenacity à la rupture dans la direction L-T Numéro Rd Ep de l'alliage (MPa) (lcJ)

1 552 207 1,67

2 564 208 1,68

3 595 211 1,65

6056 590 215 1,66

6013 593 184 1,66

Tableau 4

Profondeur maximale de corrosion intergranulaire à l'état T6 Numéro Profondeur de l'alliage maximale (,um) 1 137 2 127 3 (inv.) 134

6056 190

6013 190

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Produit corroyé soudable, de préférence laminé, caractérisé en ce qu'il est en un alliage d' aluminium à haute rési stance, constitué des composants alliés suivants, en les proportions indiquces ci-dessous (en pourcentages pondéraux): Si 0,8- 1,3 Cu 0,2- 1,0 Mn 0,5- 1,1 Mg 0,45 - 1, 0 Ce 0,01 - 0,25 Fe 0,01 - 0,3 Zr < 0,25 Cr < 0,25 Zn < 1,4 Ti < 0,25

V < 0,25

le cérium étant de préférence introduit sous forme de mischmetall, et le complément étant constitué par l'aluminium et d'autres éléments re présentant chacun moins de 0,05 % en poids, et tous ensemble, moins de

0,15 % en poids de l'alliage.

202. Produit conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la

proportion pondérale de silicium dans l'alliage vaut de 1,0 à 1,15 %.

3. Produit conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce

que la proportion pondérale de cuivre dans l'alliage vaut de 0,25 à 0,5 %.

4. Produit conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce

que la proportion pondérale de cuivre dans l'alliage vaut de 0,5 à 1,0 %.

5. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé

en ce que la proportion pondérale de manganèse dans l'alliage vaut de 0,6

à 0,8 %, et de préférence de 0,65 à 0,78 %.

6. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé

en ce que la proportion pondérale de magnésium dans l'alliage vaut de 0,6

à 0,85 %, et de préférence de 0,6 à 0,75 %.

7. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé

en ce que la proportion pondérale de titane dans l'alliage vaut de 0,06

à 0,2 %, et de préférence de 0,07 à 0,2 %.

8. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé

en ce que la proportion pondérale de zinc dans l'alliage vaut moins de 0, 4 %.

9. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisé

en ce que la proportion pondérale de fer dans l'alliage vaut de 0,01 à 0, 25 %,

et de préférence de 0,01 à 0,2 %.

10. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisé

en ce que la proportion pondérale de cérium dans l'alliage vaut de 0,01

à 0,15 %.

11. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 10, caractérisé

en ce qu'il présente une microstructure recristallisce à plus de 80 %.

12. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 1 1, caractérisé

en ce que l'alliage a subi un traitement thermique qui l'a amené à l'état T6, traitement comportant une exposition de 0,5 à 30 heures à une température de 150 à210 C etdonnantunproduit en alliage d'aluminiumchez lequelil y a une corrosion intergranulaire, d'après un test effectué selon le docu

ment MIL H-6088, jusqu'à une profondeur de moins de 200,um.

13. Produit conforme àl'une des revendications 1 à 12, caractérisé

en ce qu'il porte un ou plusieurs placages en alliages choisis parmi les al liages d'aluminium de pureté plus élevoe que celle de l'alliage du produit lui-même et les alliages d'aluminium des séries 1000, 4000, 6000 et 7000

de l'Aluminium Association.

14. Produit conforme à la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est muni, d'un côté, d'un placage en un alliage de la série 1000, et de

l'autre côté, d'un placage en un alliage de la série 4000.

15. Procédé de fabrication d'un produit corroyé soudable en al

liage d'aluminium à haute résistance, conforme à l'une des revendications

1 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes succéssives suivantes: a) se procurer un matériau de base dont la composition chimique

est conforme à l'une des revendications 1 à 10;

b) pré-chauffer ou homogénciser ce matériau de base; c) travailler à chaud, et de préférence laminer à chaud, ce matériau de base; d) éventuellement, travailler à froid, et de préférence laminer à froid, ce matériau de base; e) faire subir à ce matériau de base travaillé un traitement thermique de mise en solution; f) soumettre le matériau ainsi obtenu à une trempe, afin de réduire au minimum la précipitation incontrôlée de phases secondaires, et g) traiter le matériau trempé de manière à obtenir un produit en alliage

porté à l'état T4 ou à l'état T6.

16. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 14 ou obtenu

par un procédé conforme à la revendication 15, caractérisé en ce qu'il s'agit

d'une pièce de structure d'un acronef.

17. Produit conforme à l'une des revendications 1 à 14 ou obtenu

par un procédé conforme à la revendication 1S, caractérisé en ce qu'il s'agit