FR2974118A1

FR2974118A1 - Alliages aluminium cuivre magnesium performants a haute temperature

Info

Publication number: FR2974118A1
Application number: FR1101187A
Authority: FR
Inventors: Gaelle Pouget; Christophe Sigli
Original assignee: Alcan Rhenalu SAS
Current assignee: Constellium Issoire SAS
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-19
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: CA2832085C; CN103608478B; BR112013026381A2; US9869008B2; BR112013026381B1; CN103608478A; EP2697406A1; FR2974118B1; US20120261036A1; EP2697406B1; WO2012140337A1; CA2832085A1

Abstract

L'invention concerne des produit corroyés en alliage d'aluminium Al-Cu-Mg de composition, en % en poids, Cu : 2,6 - 3,7 ; Mg : 1,5 - 2,6; Mn : 0,2 - 0,5; Zr : < 0,16; Ti : 0,01 - 0,15; Cr ≤ 0,25; Si ≤ 0,2; Fe ≤ 0,2; autres éléments < 0,05 et reste aluminium; avec Cu > - 0,9(Mg ) + 4,3 et Cu < - 0,9 (Mg ) + 5,0 ; où Cu = Cu - 0,74 (Mn - 0,2) - 2,28 Fe et Mg = Mg - 1,73 (Si - 0,05) pour Si ≥ 0,05 et Mg = Mg pour Si<0,05 et leur procédé de fabrication. Ces alliages sont particulièrement utiles pour des applications dans lesquelles les produits sont maintenus à des températures de 100 °C à 200 °C, typiquement à environ 150 °C. Ainsi, les produits selon l'invention sont utiles pour les pièces d'attache destinées à être utilisées dans un moteur pour automobile, telles que des vis ou des boulons ou des rivets ou pour la fabrication de pièces de la nacelle et/ou de mats d'accrochage des avions, les bords d'attaque d'aile d'avion et le fuselage d'avions supersoniques.

Description

Alliages aluminium cuivre magnésium performants à haute température Domaine de l'invention

L'invention concerne les produits en alliages aluminium-cuivre-magnésium, plus particulièrement, de tels produits, leurs procédés de fabrication et d'utilisation, destinés à être mis en oeuvre à haute température. Etat de la technique

Certains alliages d'aluminium sont couramment utilisés pour des applications dans lesquelles ils ont une haute température d'emploi, typiquement entre 100 et 200 °C, par 15 exemple comme pièce de structure ou moyen d'attache à proximité de moteur dans l'industrie automobile ou aérospatiale ou comme pièce de structure dans des avions supersoniques. Ces alliages nécessitent de bonnes performances mécaniques à haute température. Les bonnes performances mécaniques à haute température signifient notamment d'une part la 20 stabilité thermique, c'est-à-dire que les propriétés mécaniques mesurées à température ambiante sont stables après un vieillissement de longue durée à la température d'emploi, et d'autre part la performance à chaud c'est-à-dire que les propriétés mécaniques mesurées à haute température (propriétés mécaniques statiques, résistance au fluage) sont élevées. Parmi les alliages connus pour ce type d'application on peut citer l'alliage AA2618 qui 25 comprend (% en poids): Cu:1,9-2,7 Mg:1,3-1,8 Fe:0,9-1,3, Ni:0,9-1,2 Si:0,10-0,25 Ti:0,04-0,10 qui a été utilisé pour la fabrication du Concorde. Le brevet FR 2279852 de CEGEDUR PECHINEY propose un alliage à teneur réduite en fer et nickel de composition suivante (% en poids): 30 Cu:1,8-3 Mg:1,2-2,7 Si<0,3 Fe:0,1-0,4 Ni + Co: 0,1 - 0,4 (Ni + Co)/Fe: 0,9 - 1,3 10 1 L'alliage peut contenir également Zr, Mn, Cr, V ou Mo à des teneurs inferieures a 0,4%, et éventuellement Cd, In, Sn ou Be a moins de 0,2% chacun, Zn a moins de 8% ou Ag a moins de 1 %. On obtient avec cet alliage une amélioration sensible du facteur de concentration de contraintes K1 c représentatif de la résistance à la propagation de criques.

La demande de brevet EP 0 756 017 Al (Pechiney Rhenalu) a pour objet un alliage d'aluminium à haute résistance au fluage de composition (% en poids): Cu: 2,0 - 3,0 Mg: 1,5 - 2,1 Mn: 0,3 - 0,7 Fe<0,3 Ni<0,3 Ag<1,0 Zr<0,15 Ti<0,15 avec Si tel que: 0,3 < Si + 0,4Ag < 0,6 autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total. Le brevet RU2210614C1 décrit un alliage de composition (en % en poids) Cu: 3,0 - 4,2 Mg: 1,0 - 2,2 Mn: 0,1 - 0,8 Zr : 0,03 - 0,2 Ti : 0,012 - 0,1, V : 0,001 - 0,15 Au moins un élément parmi Ni : 0,001 - 0,25 et Co : 0,001 - 0,25, reste aluminium. L'alliage AA2219 de composition (en % en poids) Cu : 5,8 - 6,8 Mn : 0,20 - 0,40 Ti : 0,02 - 0,10, Zr : 0,10 - 0,25 V : 0,05 - 0,15 Mg < 0,02 est également connu pour des applications à haute température. Ces alliages présentent cependant des propriétés mécaniques insuffisantes pour certaines applications et posent également des problèmes de recyclage en raison en particulier de la teneur élevée en fer et/ou silicium et/ou nickel et/ou cobalt et/ou vanadium.

On connait par ailleurs des alliages Al-Cu-Mg. Le brevet US 3,826,688 enseigne un alliage de composition (en % en poids), Cu : 2,9 - 3,7, Mg : 1,3 - 1,7 et Mn : 0,1 - 0,4. Le brevet US 5,593,516 enseigne un alliage de composition (en % en poids) Cu : 2,5 - 5,5, 25 Mg : 0,1 - 2,3 dans la limite de leur solubilité c'est-à-dire tels que Cu est au plus égal à Cumes = -0,91 (Mg) + 5,59.

Il existe un besoin pour des produits en alliage d'aluminium ayant de bonnes performances mécaniques à haute température, typiquement à 150 °C, et étant faciles à fabriquer et à 30 recycler. 2 Objet de l'invention Un premier objet de l'invention est un produit corroyé en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Cu corn : 2,6 - 3,7 Mg corn : 1,5 - 2,6 Mn:0,2-0,5 Zr:<0,16 Ti : 0,01 - 0,15 Cr 0,25 Si 0,2 Fe 0,2 autres éléments < 0,05 reste aluminium avec Cu CO11 > - 0,9(Mg °orr) + 4,3 et Cu corn < - 0,9 (Mg con) + 5,0 dans lequel Cu corn = Cu - 0,74 (Mn - 0,2) - 2,28 Fe et Mg °orr = Mg - 1,73 (Si - 0,05) pour Si > 0,05 et Mg °orr, = Mg pour Si<0,05.

Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un produit corroyé selon l'invention comprenant, successivement, - l'élaboration d'un bain de métal liquide de façon à obtenir un alliage d'aluminium de composition selon l'invention, - la coulée dudit alliage typiquement sous forme de plaque de laminage, de billette de filage, d'ébauche de barre ou fil, - optionnellement l'homogénéisation du produit ainsi coulé de façon à atteindre une température comprise entre 450°C et 520° C, - la déformation avant mise en solution du produit ainsi obtenu, - la mise en solution du produit ainsi déformé par un traitement thermique permettant d'atteindre une température comprise entre 490 et 520 °C et de préférence entre 500 et 510 °C pendant 15 min à 8 h, puis la trempe, - optionnellement la déformation à froid du produit ainsi mis en solution et trempé, 3 le revenu dans lequel le produit ainsi obtenu atteint une température comprise entre 160 et 210°C et de préférence entre 175 et 195°C pendant 5 à 100 heures et de préférence de 10 à 50h Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation d'un produit corroyé selon l'invention dans une application dans laquelle ledit produit est maintenu à des températures de 100 °C à 200 °C pendant une durée significative d'au moins 200 heures.

Description des figures Figure 1 : Représentation du domaine de composition selon l'invention dans le plan Mg :Cu. Figure 2 : Evolution de la limite d'élasticité Rpo,2 avec la durée de vieillissement pour les produits laminés de l'exemple 1 ; Fig 2a : vieillissement à 150 °C, Fig 2b : vieillissement à 200 °C, Fig 2c : vieillissement à 250 °C.

Figure 3 : Evolution de la limite d'élasticité Rpo,2 avec la durée de vieillissement à 150 °C pour les produits filés de l'exemple 2 ; Fig 3a : état T6, Fig 3b : état T8.

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 ou 1,4 (Cu) signifie que la teneur en cuivre exprimée en % en poids est multipliée par 1,4. La désignation des alliages se fait en conformité avec les règlements de The Aluminium Association, connus de l'homme du métier. Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515. Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture R,,,, 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 NF EN ISO 6892-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485-1.

Les essais de traction à chaud sont réalisés selon la norme NF EN 10002-5. Les essais de fluage sont réalisés selon la norme ASTM E139-06. 4 2974118 Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258 s'appliquent.

Les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante, il existe un domaine de 5 composition des alliages Al-Cu-Mg contenant du Mn qui permet d'obtenir des produits corroyés particulièrement performants à haute température. La composition des produits corroyés de l'invention est définie en fonction de la teneur en fer, manganèse et silicium. On définit des teneurs corrigées en Cu et en Mg, appelées Cucorr et Mgcorr correspondant 10 aux teneurs de ces éléments qui ne sont pas piégées par des composés intermétalliques contenant du fer, du manganèse ou du silicium. Les teneurs corrigées sont obtenues à l'aide des équations suivantes : Cu corn = Cu - 0,74 (Mn - 0,2) - 2,28 Fe Mg corn = Mg - 1,73 (Si - 0,05) pour Si au moins égal à 0,05% en poids et Mg con = Mg 15 pour une teneur en Si inférieure à 0,05 % en poids. Pour obtenir l'effet recherché sur les performances mécaniques à haute température, les teneurs en cuivre et en magnésium ainsi corrigées doivent obéir aux inégalités suivantes : Cu corr, > - 0,9(Mg corr) + 4,3 (de préférence Cu corr > - 0,9 (Mg corr) + 4,5) Cu corr, < - 0,9 (Mg corr) + 5,0 20 La teneur en magnésium est telle que Mgcorr soit compris entre 1,5 et 2,6 % en poids et de préférence entre 1,6 et 2,4 % en poids. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, Mgcorr est au moins égal à 1,8 % en poids est de préférence au moins égal à 1,9 en % en poids. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour les produits à l'état T6. 25 La teneur en cuivre est telle que CUcorr soit compris entre 2,6 et 3,7 % en poids. Avantageusement Cucorr est au moins 2,7 % en poids et de préférence au moins 2,8 % en poids.

30 Le domaine correspondant dans le plan Mg:Cu est représenté sur la Figure 1. 5 Les produits selon l'invention contiennent 0,2 à 0,5 % en poids de manganèse ce qui contribue notamment au contrôle de la structure granulaire. Les présents inventeurs ont constaté que l'addition simultanée de manganèse et de zirconium est avantageuse pour améliorer encore le contrôle de la structure granulaire. Avantageusement, la teneur en Zr est au moins égal à 0,07 en % en poids et de préférence au moins égal à 0,08 en % en poids. Dans un mode de réalisation avantageux, les produits selon l'invention contiennent 0,09 à 0,15 % en poids de zirconium et 0,25 à 0,45 % en poids de manganèse. La teneur en chrome est au maximum de 0,25% en poids. Dans un mode de réalisation de l'invention, la teneur en chrome est comprise entre 0,05 et 0,25 % en poids et peut contribuer notamment au contrôle de la structure granulaire. Cependant la présence de chrome peut poser des problèmes de recyclage. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en chrome est inférieure à 0,05 % en poids. La teneur en titane est comprise entre 0,01 et 0,15 % en poids. L'addition de titane contribue notamment à l'affinage des grains lors de la coulée. Dans un mode de réalisation, on préfère limiter l'addition de titane à une valeur maximale de 0,05 % en poids. Cependant un affinage plus important peut s'avérer utile. Ainsi, dans un autre mode de réalisation de l'invention, la teneur en titane est comprise entre 0,07 et 0,14 % en poids. Les teneurs en fer et en silicium sont au maximum de 0,2 % en poids chacune. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, les teneurs en fer et/ou en silicium sont au 20 maximum de 0,1% en poids et de préférence 0,08 % en poids. La teneur des autres éléments est inférieure à 0,05 % en poids. Le reste est de l'aluminium.

Les produits corroyés selon l'invention sont typiquement des tôles, des profilés, des barres ou des fils, mais peuvent également être des vis, boulons ou des rivets. Le procédé de fabrication des produits selon l'invention comprend les étapes successives d'élaboration de l'alliage, coulée, optionnellement homogénéisation, déformation, mise en solution, trempe, optionnellement déformation à froid et revenu.

30 Dans une première étape, on élabore un bain de métal liquide de façon à obtenir un alliage d'aluminium de composition selon l'invention. Le bain de métal liquide est ensuite coulé 25 6 typiquement sous forme de plaque de laminage, de billette de filage, d'ébauche de barre ou fil. Avantageusement, le produit ainsi coulé est ensuite homogénéisé de façon à atteindre une température comprise entre 450°C et 520° C et de préférence entre 500 °C et 510°C pendant une durée comprise entre 5 et 60 heures. Le traitement d'homogénéisation peut être réalisé en un ou plusieurs paliers. Le produit est ensuite déformé typiquement par laminage, filage et/ou étirage et/ou tréfilage et/ou frappe. Le produit ainsi déformé est ensuite mis en solution par un traitement thermique permettant 10 d'atteindre une température comprise entre 490 et 520 °C et de préférence entre 500 et 510 °C pendant 15 min à 8 h, puis trempé. Le produit peut ensuite optionnellement subir une déformation à froid. Finalement, un revenu est réalisé dans lequel le produit atteint une température comprise entre 160 et 210°C et de préférence entre 175 et 195°C pendant 5 à 100 heures et de 15 préférence de 10 à 50h. Le revenu peut-être réalisé en un ou plusieurs paliers. De préférence, les conditions de revenu sont déterminées pour que la résistance mécanique Rpo,2 soit maximale (revenu « au pic »).

Il existe deux principaux modes de réalisation du procédé selon l'invention en fonction de 20 la forme des produits corroyés. Un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention permet la fabrication de tôles ou de profilés. Un second mode de réalisation du procédé selon l'invention permet la fabrication de fils ou barres, tels que notamment des ébauches pour usinage, des ébauches boulonnerie, des fils à rivet, des ébauches visserie et aussi des boulons, vis et rivets. 25 Le premier mode de réalisation du procédé selon l'invention comprend les étapes successives d'élaboration de l'alliage, coulée sous forme de plaque ou billette, optionnellement homogénéisation, déformation à chaud, mise en solution, trempe, optionnellement déformation à froid et revenu. 30 Dans le premier mode de réalisation du procédé selon l'invention le bain de métal liquide est coulé sous forme de plaque de laminage ou de billette de filage. 7 La plaque de laminage ou la billette de filage optionnellement homogénéisée est ensuite déformée à chaud par laminage ou filage. La déformation à chaud est réalisée de façon à maintenir une température d'au moins 300 °C. Avantageusement, on maintient une température d'au moins 350 °C et de préférence d'au moins 380 °C au cours de la déformation à chaud. Dans le premier mode de réalisation du procédé selon l'invention on ne réalise pas de déformation à froid significative, notamment par laminage à froid, entre la déformation à chaud et la mise en solution. En effet, une telle étape de déformation à froid risquerait de conduire à une structure recristallisée qui est indésirable dans le cadre de l'invention pour les produits corroyés sous forme de tôles ou de profilés. Une déformation à froid significative est typiquement une déformation d'au moins environ 5%. La tôle ou le profilé ainsi obtenu est ensuite mis en solution par un traitement thermique permettant d'atteindre une température comprise entre 490 et 520 °C et de préférence entre 500 et 510 °C pendant 15 min à 8 h, puis trempé typiquement avec de l'eau.

La combinaison de la composition choisie, en particulier de la teneur en manganèse, et de la gamme de transformation, en particulier la température de déformation à chaud et l'absence de déformation à froid significative avant mise en solution, permet d'obtenir des tôles ou des profilés ayant une structure granulaire essentiellement non-recristallisée. Par structure granulaire essentiellement non-recristallisée, on entend un taux de structure granulaire non-recristallisée à mi-épaisseur supérieur à 70 % et de préférence supérieur à 85%.

La tôle ou le profilé obtenu peut ensuite subir optionnellement une déformation à froid.

Avantageusement, la déformation est une traction contrôlée avec un allongement permanent de 2 à 5% permettant d'améliorer la résistance mécanique et d'obtenir après revenu un état T8. En l'absence de déformation à froid, on obtient après revenu un produit à l'état T6.

Les tôles et profilés obtenus selon le premier mode de réalisation du procédé de l'invention ont l'avantage de présenter une résistance mécanique élevée et de bonnes performances à 8 haute température. Ainsi les tôles et profilés selon l'invention présentent à l'état T8 dans la direction longitudinale une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 440 MPa, de préférence d'au moins 450 MPa et de manière préférée d'au moins 455 MPa. Pour les profilés selon l'invention à l'état T8 on peut obtenir dans la direction longitudinale une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 470 MPa. Après vieillissement à 150 °C pendant 2000h, la diminution de la limite d'élasticité des tôles et profilés selon l'invention dans la direction longitudinale est inférieure à 10% et de préférence inférieure à 8%. Les produits filés selon l'invention présentent à l'état T8 une limite d'élasticité mesurée à 150 °C dans la direction longitudinale d'au moins 370 MPa et de préférence d'au moins 10 380 MPa. A l'état T6, les tôles ou profilés faits dans le mode de réalisation dans lequel la teneur en Mg telle que Mgc°rr est au moins égal à 1,8 % en poids présentent une limite d'élasticité mesurée à 150 °C dans la direction longitudinale d'au moins 340 MPa et une diminution de limite d'élasticité après 2000h de vieillissement à 150 °C inférieure à 5%. 15 Le second mode de réalisation du procédé selon l'invention comprend les étapes successives d'élaboration de l'alliage, coulée sous forme d'ébauche de fil ou barre, optionnellement homogénéisation, déformation à chaud et/ou à froid par filage et/ou étirage et/ou tréfilage et optionnellement par frappe ultérieure du fil ou de la barre obtenus pour 20 obtenir des vis, boulons ou rivet, mise en solution, trempe et revenu. Dans le second mode de réalisation du procédé selon l'invention le bain de métal liquide est coulé sous forme d'ébauche de fil ou barre, de préférence sur une roue de coulée, typiquement avec le procédé de coulée continue connu sous le nom de « Properzi ». L'ébauche de fil ou barre peut également être une billette de filage. 25 L'ébauche de fil ou barre est ensuite déformée à chaud et/ou à froid par filage et/ou étirage et/ou tréfilage. En particulier, si l'ébauche de fil ou barre est une billette de filage, elle sera filée à chaud avant d'être déformée à froid par étirage et/ou tréfilage, tandis que si l'ébauche de fil ou barre a été obtenue par coulée continue, il ne sera nécessaire que de la déformer à froid. 30 Optionnellement, le fil ou la barre obtenue peut être à ce stade frappée pour obtenir des vis, boulons ou rivets. 9 Le produit ainsi obtenu est ensuite mis en solution par un traitement thermique permettant d'atteindre une température comprise entre 490 et 520 °C et de préférence entre 500 et 510 °C pendant 15 min à 8 h, puis trempé typiquement avec de l'eau.

La combinaison de la composition choisie, en particulier de la teneur en manganèse permet d'obtenir dans le second mode de réalisation du procédé selon l'invention des produits ayant une structure granulaire essentiellement recristallisée. Par structure essentielle recristallisée on entend un taux de recristallisation d'au moins 80% et de préférence une structure à grains fins et de taille homogène.

Le produit obtenu peut ensuite subir optionnellement une déformation à froid. Cependant, dans la fabrication de certains produits, tels que notamment les boulons, les vis et les rivets, il est difficile de réaliser une déformation à froid après mise en solution et trempe. Avantageusement, le produit ne subit pas de déformation à froid après mise en solution et trempe et on obtient après revenu un état T6. Un alliage particulièrement avantageux pour l'état T6 a une teneur en Mg telle que Mg°°,.r soit au moins égal à 1,8 % en poids.

Les produits selon l'invention sont particulièrement utiles pour des applications dans lesquelles les produits sont maintenus à des températures de 100 °C à 200 °C, typiquement à environ 150 °C, pendant une durée significative d'au moins 200 heures et de préférence d'au moins 2000 heures. Ainsi les produits selon l'invention sont utiles pour les pièces d'attache destinées à être utilisées dans un moteur typiquement pour automobile, telles que des vis ou des boulons ou des rivets. Les produits selon l'invention sont également utiles pour la fabrication de pièces de la nacelle et/ou de mats d'accrochage des avions. La nacelle désigne l'ensemble des supports et capots d'un moteur d'un avion multi moteurs. Les produits selon l'invention sont utiles aussi pour la fabrication de bords d'attaque d'aile d'avion. Les produits selon l'invention sont également utiles pour la fabrication de fuselage d'avions supersoniques.

Ces aspects, ainsi que d'autres de l'invention sont expliqués plus en détail à l'aide des exemples illustratifs et non limitatifs suivants. 10 Exemples 10 Exemple 1. Dans cet exemple 4 alliages ont été coulés sous la forme de plaques de dimension 70x170x27 mm. Les alliages A-1 et C-1 ont une composition selon l'invention. La composition des alliages est donnée dans le tableau 1. Tableau 1 composition (% en poids) Référence Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr A-1 0,04 0,05 3,3 0,34 1,9 0,02 0,11 C-1 0,04 0,05 3,7 0,34 1,6 0,02 0,11 B-1 0,04 0,05 4,2 0,34 1,3 0,02 0,11 D-1 0,04 0,05 5,4 0,35 0,3 0,02 0,11 Les plaques ont été homogénéisées à une température comprise entre 500 °C et 540 °C, adaptée en fonction de l'alliage, laminées à chaud jusqu'à une épaisseur de 15 mm, mises 15 en solution à une température comprise entre 500 °C et 540 °C, adaptée en fonction de l'alliage, trempées à l'eau par immersion, tractionnées de 3 à 4 % et revenues à 190 °C pour atteindre le pic de limite d'élasticité en traction à l'état T8. Les tôles ainsi obtenues ont été caractérisées dans la direction longitudinale avant et après vieillissement à plusieurs températures et pour plusieurs durées. Les résultats sont présentés 20 dans le tableau 2

Tableau 2 - Propriétés mécaniques obtenues à mi-épaisseur avant et après vieillissement (MPa) Température de Durée de A-1 C-1 B-1 D-1 vieillissement (°C) vieillissement (h) R02 Rm R02 Rm R02 Rm R02 Rm Pas de vieillissement 456 476 468 485 470 483 385 447 150 500 450 471 471 487 451 488 379 442 150 1000 447 467 462 484 427 472 372 438 150 2000 436 467 440 473 411 463 375 450 150 5000 421 455 424 466 386 449 352 431 11 0 500 355 398 353 417 312 365 288 375 200 1000 340 405 332 404 295 380 273 360 200 2000 314 380 308 381 264 355 261 352 200 5000 274 360 269 358 221 316 245 333 250 200 305 382 301 374 263 354 262 352 250 400 245 335 235 327 203 300 234 324 250 600 176 284 163 265 145 252 222 314 250 800 150 265 136 246 109 222 215 311 L'évolution des propriétés mécaniques avec la durée de vieillissement pour les différentes températures étudiées sont représentées sur les Figures 2a à 2c. On constate que pour une température de vieillissement de 200 °C, les tôles selon l'invention présentent après 2000h une limite d'élasticité améliorée de plus de 15% par rapport aux tôles de référence.

Exemple 2. Dans cet exemple deux alliages ont été coulés sous la forme de billettes de diamètre 200 mm. Ces alliages A-2 et C-2 ont une composition selon l'invention.

Les compositions sont données dans le tableau 3.

Tableau 3 - composition (% en poids) Référence Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr A-2 0,06 0,04 3,0 0,33 2,0 0,02 0,10 C-2 0,04 0,04 3,7 0,34 1,6 0,02 0,11 Les billettes ont été homogénéisées à une température comprise entre 500 °C et 520 °C, adaptée en fonction de l'alliage et filées pour obtenir des barres cylindriques de diamètre 13 mm, mises en solution à une température comprise entre 500 °C et 520 °C, adaptée en fonction de l'alliage, trempées à l'eau. Certaines barres ont été tractionnées de 3 à 4 % d'autres barres n'ont pas été tractionnées, toutes les barres ont finalement subit un revenu au pic pour obtenir un état T6 (non tractionné) ou T8 (tractionné).

Pour référence, on a utilisé des fils en alliage 6056 à l'état T6 de diamètre 12 mm et des barres en alliage 2618 à l'état T8 de diamètre 40 mm. Les propriétés mécaniques dans la direction longitudinale avant et après vieillissement à 150 °C sont données dans le Tableau 3. 12 10 Tableau 3 - Propriétés mécaniques à mi-diamètre Durée de vieillissement (h) Alliage Etat Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Allongement cYo à 150 °C Métallurgique 0 A-2 T8 514 538 10 0 C-2 T8 476 510 11 0 2618 T8 434 459 8 0 A-2 T6 397 478 11 0 C-2 T6 402 492 12 0 6056 T6 378 412 15 1000 A-2 T8 480 515 11 1000 C-2 T8 467 507 12 1000 2618 T8 415 447 9 1000 A-2 T6 393 471 11 1000 C-2 T6 363 455 13 1000 6056 T6 375 397 13 2000 A-2 T8 453 491 4 2000 C-2 T8 447 491 5 2000 2618 T8 402 439 4 2000 A-2 T6 399 468 5 2000 C-2 T6 332 429 6 2000 6056 T6 359 384 6 Ces résultats sont également présentés dans les Figures 3a et 3b. A l'état T6, l'alliage A-2 est particulièrement stable thermiquement.

Des essais de caractérisation en traction à la température de 150 °C ont également été effectués. Selon la norme NF EN 10002-5. Les résultats sont présentés dans le Tableau 4.

Tableau 4. Caractérisation des propriétés mécaniques à 150 °C Alliage Etat Rpo,2 (MPa) Rm (MPa) Allongement % 6056 T6 333 343 16 A-2 T6 349 412 18 C-2 T6 338 405 18 2618 T8 357 390 14 A-2 T8 398 420 17 C-2 T8 385 413 17 On constate que les produits selon l'invention présentent, notamment, une résistance à rupture nettement supérieure à celle des produits de référence classiquement utilisés tels que l'alliage 6056 (T6) ou l'alliage 2618 (T8). 13 Des essais de fluage ont été réalisés selon la norme ASTM E139-06 pour une contrainte de 285 MPa et à une température de 150 °C. On a notamment mesuré la durée de vie, la déformation après 200h et la vitesse de fluage stationnaire. Les résultats sont rassemblés dans le Tableau 5.

Tableau 5 Alliage Etat Durée de vie en fluage (h) Déformation après 200h (%) Vitesse de fluage stationnaire (s-1) épr. n°1 épr. n°2 épr. n°1 épr. n°2 épr. n°1 épr. n°2 6056 T6 310 393 0,30 0,30 3,3E-09 3,7E-09 A-2 T6 377 458 0,47 0,50 6,6E-09 6,7E-09 C-2 T6 487 730 0,51 0,43 6,5E-09 5,5E-09 2618 T8 343 283 0,89 1,41 1,1E-08 1,5E-08 A-2 T8 > 827.9 > 779.9 0,25 0,40 1,9E-09 2,8E-09 C-2 T8 > 825.2 > 817.8 0,26 0,26 4,1E-09 3,8E-09 épr.: éprouvette 14

Claims

REVENDICATIONS1. Produit corroyé en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Cu corr, : 2,6 - 3,7 Mg corn : 1,5 - 2,6 Mn:0,2-0,5 Zr : 0,16 Ti :0,01-0,15 Cr < 0,25 Si 0,2 Fe<0,2 autres éléments < 0,05 reste aluminium avec Cu corr > - 0,9(Mg corr) + 4,3 et Cu corr < - 0,9 (Mg corr) + 5,0 dans lequel Cu corr = Cu - 0,74 (Mn - 0,2) - 2,28 Fe et Mg corr = Mg - 1,73 (Si - 0,05) pour Si > 0,05 et Mg corr, = Mg pour Si<0,05.
2. Produit corroyé selon la revendication 1 dans lequel Mgcorr est au moins égal à 1,8 % en poids et de préférence au moins égal à 1,9 en % en poids.
3. Produit corroyé selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel Zr est au moins égal à 0,07 en % en poids et de préférence au moins égal à 0,08 en % en poids. 25
4. Produit corroyé selon une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il s'agit d'une tôle ou d'un profilé dont la structure granulaire est essentiellement non-recristallisée.
5. Produit corroyé selon la revendication 4 présentant à l'état T8 dans la direction 30 longitudinale une limite d'élasticité Rp0,2 d'au moins 440 MPa et de préférence d'au moins 450 MPa et présentant après vieillissement à 150 °C pendant 2000h, une 10 15 20 15diminution de la limite d'élasticité dans la direction longitudinale inférieure à 10% et de préférence inférieure à 8%.
6. Produit corroyé selon la revendication 4 dans lequel Mg°on est au moins égal à 1,8 % en poids et présentant une limite d'élasticité mesurée à 150 °C dans la direction longitudinale d'au moins 340 MPa et une diminution de limite d'élasticité après 2000h de vieillissement à 150 °C inférieure à 5%.
7. Produit corroyé selon une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un fil ou d'une barre présentant une structure granulaire essentiellement recristallisée.
8. Procédé de fabrication d'un produit corroyé selon une des revendications 1 à 7 comprenant successivement - l'élaboration d'un bain de métal liquide de façon à obtenir un alliage d'aluminium de composition selon une quelconque des revendications 1 à 3, - la coulée dudit alliage typiquement sous forme de plaque de laminage, de billette de filage, d'ébauche de barre ou fil, - optionnellement l'homogénéisation du produit ainsi coulé de façon à atteindre une température comprise entre 450°C et 520° C, la déformation avant mise en solution du produit ainsi obtenu, - la mise en solution du produit ainsi déformé par un traitement thermique permettant d'atteindre une température comprise entre 490 et 520 °C et de préférence entre 500 et 510 °C pendant 15 min à 8 h, puis la trempe, - optionnellement la déformation à froid du produit ainsi mis en solution et trempé, - le revenu dans lequel le produit ainsi obtenu atteint une température comprise entre 160 et 210°C et de préférence entre 175 et 195°C pendant 5 à 100 heures et de préférence de 10 à 50h.
9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel 16- ladite coulée de l'alliage est faite sous forme de plaque de laminage ou de billette de filage, - ladite déformation avant mise en solution est effectuée par laminage ou filage à chaud de façon à maintenir une température d'au moins 300 °C, sans réaliser de déformation à froid significative.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel ladite déformation à froid du produit mis en solution et trempé est effectuée par une traction contrôlée avec un allongement permanent de 2 à 5% afin d'obtenir après revenu un état T8. 10
11. Procédé selon la revendication 8 dans lequel - ladite coulée de l'alliage est faite sous forme d'ébauche de fil ou barre, - ladite déformation avant mise en solution est effectuée par filage et/ou étirage et/ou tréfilage à chaud et/ou à froid pour obtenir un fil ou une barre, et optionnellement 15 par frappe ultérieure du fil ou de la barre obtenus pour obtenir des vis, boulons ou rivets, - il n'y a pas de déformation à froid du produit mis en solution et trempé - l'état métallurgique final après revenu est un état T6. 20
12. Utilisation d'un produit corroyé selon une quelconque des revendications 1 à 7 dans une application dans laquelle ledit produit est maintenu à des températures de 100 °c à 200 °C pendant une durée significative d'au moins 200 heures.
13. Utilisation selon la revendication 12 dans laquelle ledit produit est une pièce 25 d'attache destinées à être utilisées dans un moteur typiquement pour automobile, telles qu'une vis ou un boulon ou un rivet.
14. Utilisation selon la revendication 12 dans laquelle ledit produit est une pièce de nacelle et/ou de mat d'accrochage d'avion ou de bord d'attaque d'aile d'avion ou de 30 fuselage d'avion supersonique. 17