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L'invention concerne un procédé d'obtention de
produits en alliages a base d'Al contenant essentiellement
Li, Mg et Cu comme éléments d'alliages principaux et possé-
dant une ductilité et une isotropie elevees.
Les gammes de fabrication classique qui comportent
notamment une homogénéisation des produits initiaux obtenus
soit par coulée ou soit par métallurgie des poudres, scal-
page éventuel, transformation à chaud, transformation à
froid avec un ou plusieurs recuits intermédiaires si néces-
saire, mise en solution et revenu, avec un éventuel écrouis-
sage de détentionnement entre ces deux dernières operations,
conduisent, sur les alliages de la famille Al-Li-Mg-Cu, à
des caracteristiques mécaniques de traction (charge de rup-
ture Rm, limite élastique Rp 0,2 et ductilité A ~) variant
de façon très importante en fonction de la direction de
prélèvement par rapport à la direction principale de trans-
~ormation à chaud et à froid (sens long) des produits.
Ceci est particulièrement vrai pour les produits
plats tels que les plaques, les largets, les bandes ou les
tôles. Il en résulte des inconvénients bien connus lors de
la mise en forme ultérieure, par exemple, lors de l'embou-
tissage d'une tôle ~formation de cornes, ruptures locales,
etc...) ou lors de l'utilisation finale.
La méthode selon l'invention permet d'améliorer
considérablement l'isotropie des caractéristiques mécaniques
des produits en alliage type Al-Li-Mg-Cu, tout en améliorant
également leur ductilité.
L'invention concerne donc un procédé d'obtention
de produits en alliages a base d'Al contenant essentielle-
ment Li, Mg et Cu comme éléments d'aIliage principaux,com-
prenant l'élaboration, une homogénéisation, une transforma-
tion à chaud, éventuellement une transformation a froid avec
des recuits intermédiaires si nécessaire, une mise en solu-
tion, une trempe, une déformation à froid contrôlée éven-
tuelle et un revenu, caractérisé en ce que la transformation
~2~8~i8~3
- la -
à chaud a lieu dans le domaine des temperatures compris
entre 100 et 420 C.
Elle consiste donc à imposer à un produit homogeneise
une transformation à chaud à une température inferieure à
420 C, en general comprise entre 100 et 400 C et de pre-
ference entre 300 et 350 C jusqu'aux dimensions finales
desirées ou jusqu'à des dimensions intermediaires. Lorsque
les dimensions finales sont directement atteintes, cette
trans~ormation à tiède est suivie des traitements classi-
ques de mise en solution (en general entre 500 et 550 C
suivant l'alliage~ et des traitements thermomecaniques de
durcis-
68E;a~
sement structural.
Le produit intermédia$re est généralement amené aux timension6 f$nsles par
transformatlon ~ frold, en pratlquant un ou plusleurs recuits lntermédiai-
5 res, si cela est nécessaire. Ceux-ci peuvent être pratiqués ~uste avant la
transformation à froid et/ou au cours de celle-ci. Dans ce cas, 8U moins
un de ceg recuits est effectué dans un domaine de température compris en-
tre 200 et 550 C. Leg temp~ de maintlen sQnt de l'ordre de quelque~ minu-
tes à plusieurs heures, le~ durées les plu5 courtes étant géneralement as-
10 gociées aux temperstures les pluc elevéesO
Il a éte remarqué que la v~tesse de refroidissement après ce ~ou ces) re-
cuit(s) lntermédiaire(s) est un paramètre important du procédé et doit, de
préférence~ être comprise entre 1500 Clsec et 30~ C/heure. Les vitesse6
15 supérieures a l500 C/ sec sont difficiles à atteindre industrlellement,
sauf sur produit de très faible épaisseur, et les vitesses inférieures à
30 C~heure n'apportent pas d'amelioration sensible à l'isotropie.
Le ~ou les) recuit(c) intermédiaire~s) peut être conduit, comme cela est
20 connu, soit dans des fours a bain de sel (nitrite-nitrate,~itrate-nitrate),
soit dans des fcurs à air ventilé statiques, ou dans des fours à passage.
Après transformation à froid, les produits subi6sent les traitements habi-
tuels de mise en solution, trempe et traitement thermomécaniques de dur~
25 cissement structural, la mise en solution constituant ipso facto le re-
cuit final.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants, relatifs a
des toles,étant entendu que celle-ci est applicable à d'autres formes de
30 produit~ corroyés tels que des produits forgés, matrices ou files.
i
Les figures l et 2 ~epresentent en coordonnees polaires les variations des
caracteristiques mecaniques de traction obtenues sur des tôles suivant le
sens de prelevement selon des gammes classiques (repères A à F) ou selon
35 l'invention (reperes 1 et 2).
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EXEMPLE I
Un alliage contenant (en poids) 2,76 % Li - l,32 % Cu - 1,04 % Mg -
0,11 % Zr - 0,02 % Fe - 0,02 % Si, reste Al, a éte coulé scus forme d'une
plaque de 300 x 100 mm, homogénéisee à 533 C, 24 heures, scalpée et lami-
5 née à chaud ~ 470 C - 420~ jusqu'~ 5 mm d'épaisseur.
A partir de cette ebauche, les transformations ~ chaud et à froid jusqu'à
1,6 mm d'epaisseur ont et~ pratiquées dans les conditions reportées au
Tableau I, conformement à une gamme classique, le l~minage à chaud (LAc)
10 ayant eu lieu entre 470 et 420 C environ, et le laminage à froid (LAF)
à la température ambiante.
Ces tôles on~ subi ensuite une mise en solution à 533 C pendant 30 minu-
tes (four ventilé), une trempe à l'eau froide9 une traction contrôlee de
15 3,5 %, puis un revenu de 24 heures a 190 C.
Des eprouvettes de traction ont ete prélevées dans les dire~tions 0 (sens
iong L), 30, 60 et 90 (gens travers long TL) par rapport ~ la direction
de laminage.
D'autre part, on a fait subir à une tole de 70 mm laminee à chaud jusqu'~
cette epaisseur entre 470 et 420 C, selon une gamme classique~ les traite-
ments suivants (selon l'invention) :
- laminage à tiède entre 350 et 300 C jusqu'~ 3,2 mm d'épaisseur :~
suivi de l'un des traitements suivants
.Gamme I
Recuit en bain de sel 533 C - 7 mn
Trempe : eau froide
Laminage : à froid jusqu'à 1,6 mm
Mise en solution : 30' à 533 C en bain de sel
Trempe : eau froide .
Traction : controlee à 3,5 %
Revenu : 24 h à 190 C I ¦
. -
. - . ...
6~9
- 3 bi~ -
.Gamme 2
Recuit en four à air 533 C - 7 mn
Refroidissement : lent (25 C/heure)
Laminage : ~ froid ju8qu'~ 1.,6 mm
Mise en solution : 30' ~ 533 C en bain de sel
Trempe : eau froide
Traction contrôlee : 3,5 %
Revenu : 24 h ~ 190 C
_
,,~
. . .
6~39
.Gamme 3
Recuit en four à air 350 C - 1 h 30
Refroidissement lent (25C/heure)
Laminage : à froid jusqu'à 1,6 mm
Mise en solution : 30' à 533 C en bain de sel
Trempe : eau froide
Traction : contrôlee 3,5
Revenu : 24 h à 190 C
10 Les éprouvettes de traction ont été prelevees dans les mêmes conditions
que ci-dessus.
Les résultats obtenus sont reportes au Tableau II et representés graphi-
' quement sur les figures 1 et 2.
. EXEMPLE 2
Un alliage contenant (% en poids) 2,10 % Li - 2,38 % Cu - 1,30 Z Mg -
, O,11 % Zr - 0,02 % Fe - 0,02 % Si, reste Al, a été coule en plaque
` (300 x 100 mm), ho geneisee à 526 C pendant 24 heures, laminée entre
20 350 et 300 C jusqu'à 3,2 mm d'epaisseur, recuite à 350 C pendant 1 h 30
en four à air, refroidissement lent (20C/heure), laminee à froid jusqu'à
1,6 mm d'epaisseur, mise en solution à 526~ C pendant 30 m~nutes, trempée
à l'eau froide, tractionnee de 2 % et revenue 20 heures à 190" C.
25 Les resultats d'essais de traction obtenus dans différentes directions
sont reportes au Tableau III.
EXEMPLE 3
Un alliage contenant (% en poids) 2,7 % Li - 1,6 % Cu - 1,0 % ~g - 0,11% Zr-
30 0,04 % F~P - 0,03 % Si, reste Al, a eté coulé et transforme conformément aux
conditions relatives à l'exemple 2, sauf en ce qui concerne la traction
contrôlee après trempe portee à 5 %.
Les resultats de traction obtenus sont report~s dans le Tableau IV.
Les exemples suivant l'inven on montrent clairement que la ga~me appliquee
~L2~;868~
-- 5 --
conduit à des produits hautement isotropes dont l'allongement est genéra-
lement ~uperieur à 7 ~.
~L~6~
TABLEAU 1
~ ~ p~e A : B : C : D : E : F
( Epais~eur:
~: :_ 5 _: _ _)
L-l- C 1 ¦
( 4 mm .f ' Recuit ' I . .
10 ( : : ~ : L a.c : :
392 ~m L. a.f ~ L.. .c . L.~ I-C
. : : :
( 2,5 mm : Re~ uit : : : Recuit : :
15 ( : I : : L.a.f : I : :
( : L.a.f : ~ ~ : I : :
( 2,0 : : Rec it : : L.a.f : Recuit :
. ( :T.i . .--- .
20 ( 1,6 ~m ~ ~' ` I I ~ ~
Recuit : 1 H a 300 C refroidissement lent (20 à 25 C/heure) jusqu'à 100 C
_ 7
T---- _
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TABLEAU III
._ . . . . .
Angle entre la direction de .
prel~vement et la direction Rp 0,2 (MPa) Rm (MPa) A Z
de laminage ...... .... . . . . . ...... .. . .
... ... _ ._ _
406 457 12 0
60~ 399 458 13,2
~ - - 403 _ _ 12,1
. . ..
.
,
'
~ ~5
ThBLEAU IV
Angle entre la direction de . ~ _
prelèvement et la tirection Rp 0,2 (MPa) Rm (MPa) A ~
de laminage _ . . _
0O 304 552 7~ .
~ ~0 506 552 7,2 .
: 60 498 498 7,~
. . .. _ _ 505 _ _ 6,8
. 30
