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WO 2016/051099 PCT/FR2015/052634
Tôles isotropes en alliage d'aluminium-cuivre-lithium pour la fabrication de
fuselages
d'avion
Domaine de l'invention
L'invention concerne les produits laminés alliages aluminium-cuivre-lithium,
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 sont développés pour produire des
éléments
de fuselage destinés notamment à l'industrie aéronautique et à l'industrie
aérospatiale.
Les alliages aluminium ¨ cuivre ¨ lithium sont particulièrement prometteurs
pour fabriquer
ce type de produit.
Le brevet US 5,032,359 décrit une vaste famille d'alliages aluminium-cuivre-
lithium dans
lesquels l'addition de magnésium et d'argent, en particulier entre 0,3 et 0,5
pour cent en
poids, permet d'augmenter la résistance mécanique.
Le brevet US 5,455,003 décrit un procédé de fabrication d'alliages Al-Cu-Li
qui présentent
une résistance mécanique et une ténacité améliorées à température cryogénique,
en
particulier grâce à un écrouissage et un revenu appropriés. Ce brevet
recommande en
particulier la composition, en pourcentage en poids, Cu = 3,0 ¨ 4,5, Li = 0,7¨
1,1, Ag = 0 ¨
0,6, Mg = 0,3-0,6 et Zn = 0 ¨ 0,75.
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Le brevet US 7,438,772 décrit des alliages comprenant, en pourcentage en
poids, Cu: 3-5,
Mg : 0,5-2, Li : 0,01-0,9 et décourage l'utilisation de teneurs en lithium
plus élevées en
raison d'une dégradation du compromis entre ténacité et résistance mécanique.
.. Le brevet US 7,229,509 décrit un alliage comprenant (% en poids) : (2,5-
5,5) Cu, (0,1-2,5)
Li, (0,2-1,0) Mg, (0,2-0,8) Ag, (0,2-0,8) Mn, 0,4 max Zr ou d'autres agents
affinant le grain
tels que Cr, Ti, Hf, Sc, V.
La demande de brevet US 2009/142222 Al décrit des alliages comprenant (en % en
poids),
3,4 à 4,2% de Cu, 0,9 à 1,4% de Li, 0,3 à 0,7% de Ag, 0,1 à 0,6% de Mg, 0,2
à0,8 % de
Zn, 0,1 à 0,6 % de Mn ct 0,01 à 0,6 % d'au moins un élément pour le contrôle
de la
structure granulaire. Cette demande décrit également un procédé de fabrication
de produits
filés.
La demande de brevet US 2011/0247730 décrit des alliages comprenant (en % en
poids),
2.75 à 5.0% de Cu, 0,1 à 1,1 % de Li, 0,3 à2.0 % de Ag, 0,2 à 0,8% de Mg, 0,50
à 1.5% de
Zn, jusque 1.0% de Mn, avec un rapport Cu/Mg compris entre 6,1 et 17, cet
alliage étant
peu sensible au corroyage.
La demande de brevet CN101967588 décrit des alliages de composition (en % en
poids) Cu
2,8 -4,0 ; Li 0,8 - 1,9 ; Mn 0,2-0,6 ; Zn 0,20- 0,80, Zr 0,04 - 0,20, Mg 0,20 -
0,80, Ag
0,1 -0,7, Si < 0.10, Fe < 0.10, Ti < 0.12, elle enseigne l'addition combinée
de zirconium et
de manganèse.
La demande de brevet US 2011/209801 concerne des produits corroyé tels que des
produits
filés , laminés et/ou forgés, en alliage à base d'aluminium comprenant, en %
en poids, Cu:
3,0 - 3,9 ; Li : 0,8 - 1,3 ; Mg: 0,6 - 1,0 ; Zr: 0,05 -0,18 ; Ag: 0,0- 0,5 ;
Mn: 0,0 - 0,5 ; Fe
+ Si <= 0,20 ; au moins un élément parmi Ti : 0,01-0,15 ; 5e: 0,05 - 0,3 ; Cr:
0,05 - 0,3;
Hf: 0,05 -0, 5 ; autres éléments <= 0,05 chacun et <= 0,15 au total, reste
aluminium, les
produits étant particulièrement utiles pour réaliser des produits épais en
aluminium destinés
à réaliser des éléments de structure pour l'industrie aéronautique.
Les caractéristiques nécessaires pour les tôles d'aluminium destinées aux
applications de
fuselage sont décrites par exemple dans le brevet EP 1 891 247. Il est
souhaitable
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notamment que la tôle ait une limite d'élasticité élevée (pour résister au
flambage) ainsi
qu'une ténacité sous contrainte plane élevée, caractérisée notamment par une
valeur élevée
de facteur d'intensité de contrainte apparent à la rupture (Kapp) élevée et
une longue courbe
R.
Le brevet EP 1 966 402 décrit un alliage comprenant 2,1 à 2,8 % en poids de
Cu,
1,1 à 1,7 % en poids de Li, 01 à 0,8 % en poids de Ag, 0,2 à 0,6 % en poids de
Mg, 0,2 à
0,6 % en poids de Mn, une quantité de Fe et de Si inférieure ou égale à 0,1 %
en poids
chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05%
en poids
chacune et 0,15% en poids au total, l'alliage étant sensiblement exempt de
zirconium,
particulièrement adapté pour l'obtention de tôles minces recristallisées.
Les tôles de fuselage peuvent être sollicitées dans plusieurs directions et
des tôles minces
isotropes ayant des propriétés élevées et équilibrées en résistance mécanique
dans les
directions L et TL et en ténacité pour les directions L-T et T-L sont très
recherchées. De
plus on a constaté que des tôles minces obtenues avec certains alliages
présentant des
propriétés élevées à certaines épaisseurs, par exemple 4 mm peuvent dans
certains cas avoir
des propriétés moins élevées ou anisotropes à une autre épaisseur, par exemple
2,5 mm. Il
n'est souvent pas avantageux industriellement d'utiliser des alliages
différents pour
différentes épaisseurs et un alliage permettant d'atteindre des propriétés
élevées et isotropes
quelle que soit l'épaisseur serait particulièrement avantageux.
Il existe un besoin pour des tôles minces, notamment d'épaisseur 0,5 à 9 mm,
en alliage
aluminium-cuivre-lithium présentant des propriétés améliorées et isotropes par
rapport à
celles des produits connus, en particulier en termes en résistance mécanique
dans les
directions L et TL et en ténacité pour les directions L-T et T-L, et ce sur
l'ensemble de cette
gamme d'épaisseur.
Objet de l'invention
L'objet de l'invention est une tôle d'épaisseur 0,5 à 9 mm de structure
granulaire
essentiellement recristallisée en alliage à base d'aluminium comprenant
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2,8 à3,2 % en poids de Cu,
0,5 à 0,8 % en poids de Li,
0,1 à 0,3% en poids de Ag,
0,2 à 0,7% en poids de Mg,
0,2 à 0,6 % en poids de Mn,
0,01 à 0,15 % en poids de Ti,
une quantité de Zn inférieure à 0,2 % en poids, une quantité de Fe et de Si
inférieure
ou égale à 0,1 % en poids chacun, et des impuretés inévitables à une teneur
inférieure ou
égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total,
la dite tôle étant obtenue par un procédé comprenant coulée, homogénéisation,
laminage à
chaud et optionnellement laminage à froid, mise en solution, trempe et revenu.
Un autre objet de l'invention est le procédé de fabrication d'une tôle selon
l'invention
d'épaisseur 0,5 à 9 mm en alliage à base d'aluminium dans lequel,
successivement
a) on élabore un bain de métal liquide comprenant
2,8 à 3,2 % en poids de Cu,
0,5 à 0,8 % en poids de Li,
0,1 à 0,3% en poids de Ag,
0,2 à 0,7% en poids de Mg,
0,2 à 0,6% en poids de Mn,
0,01 à 0,15 % en poids de Ti,
une quantité de Zn inférieure à 0,2 % en poids, une quantité de Fe et de Si
inférieure
ou égale à 0,1 % en poids chacun, et des impuretés inévitables à une teneur
inférieure ou
égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total,
b) on coule une plaque à partir dudit bain de métal liquide
c) on homogénéise ladite plaque à une température comprise entre 480 C et 535
oc;
d) on lamine ladite plaque par laminage à chaud et optionnellement à froid en
une tôle
ayant une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 9 mm;
e) on met en solution à une température comprise entre 450 C et 535 C et on
trempe
ladite tôle;
4
h) on tractionne de façon contrôlée ladite tôle avec une déformation
permanente de 0,5 à
%, la déformation à froid totale après mise en solution et trempe étant
inférieure à
15%;
5 i) on effectue un revenu comprenant un chauffage à une température
comprise entre 130 et
170 C et de préférence entre 150 et 160 C pendant 5 à 100 heures et de
préférence de
à 40 heures.
Un autre objet de l'invention est une tôle d'épaisseur 0,5 à 9 mm, de
structure granulaire
10 telle que le taux de recristallisation à 1/2 épaisseur est supérieur à
70% où le taux de
recristallisation est la fraction de surface sur une coupe métallographique
occupée par des
grains recristallisés, en alliage à base d'aluminium comprenant
2,8 à 3,2 % en poids de Cu,
0,5 à 0,8 % en poids de Li,
0,1 à 0,3 % en poids de Ag,
0,2 à 0,7 % en poids de Mg,
0,2 à 0,35 % en poids de Mn,
0,01 à 0,15 % en poids de Ti,
une quantité de Zn inférieure à 0,2 % en poids, une quantité de Fe et de Si
inférieure ou
égale à 0,1 % en poids chacun, et des impuretés inévitables, dont le
zirconium, à une teneur
inférieure ou égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total, reste
aluminium,
la dite tôle étant obtenue par un procédé comprenant coulée, homogénéisation,
laminage à
chaud mise en solution, trempe et revenu.
4a
Date Reçue/Date Received 2022-01-20
Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une tôle selon
l'invention dans un
panneau de fuselage pour aéronef.
Description des figures
Figure 1 ¨ Courbes R obtenues dans la direction L-T sur des tôles d'épaisseur
4 à 5 mm
pour des éprouvettes de largeur 760 mm.
Figure 2 ¨ Courbes R obtenues dans la direction L-T sur des tôles d'épaisseur
1,5 à 2,5 mm
pour des éprouvettes de largeur 760 mm.
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. Sauf mention contraire les
définitions des états métallurgiques indiquées dans la norme européenne EN 515
s'appliquent.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la
résistance à la
rupture Rin, la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement
Rpo,2, et
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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.
Dans le cadre de la présente invention, on appelle structure granulaire
essentiellement non-
-recristallisée une structure granulaire telle que le taux de
recristallisation à 1/2 épaisseur est
inférieur à 30% et de préférence inférieur à 10% et on appelle structure
granulaire
essentiellement recristallisée une structure granulaire telle que le taux de
recristallisation à
1/2 épaisseur est supérieur à 70% et de préférence supérieur à 90%. Le taux
de
recristallisation est défini comme la fraction de surface sur une coupe
métallographique
occupée par des grains recristallisés.
Les tailles de grain sont mesurées selon la norme ASTM E112.
Une courbe donnant le facteur d'intensité de contrainte effectif en fonction
dc l'extension
de fissure effective, connue comme la courbe R, est déterminée selon la norme
ASTM E
561. Le facteur d'intensité de contrainte critique Kc, en d'autres termes le
facteur
d'intensité qui rend la fissure instable, est calculé à partir de la courbe R.
Le facteur
d'intensité de contrainte Kco est également calculé en attribuant la longueur
de fissure
initiale au commencement de la charge monotone, à la charge critique. Ces deux
valeurs
sont calculées pour une éprouvette de la forme requise. Kapp représente le
facteur Kco
correspondant à l'éprouvette qui a été utilisée pour effectuer l'essai de
courbe R. Kerr
représente le facteur Kc correspondant à l'éprouvette qui a été utilisée pour
effectuer l'essai
de courbe R. Kr60 représente le facteur d'intensité de contrainte effectif
pour une extension
de fissure effective Aaeff de 60 mm. Sauf mention contraire, la taille de
fissure à la fin du
stade de pré-fissurage par fatigue est W/3 pour des éprouvettes du type M(T),
dans laquelle
W est la largeur de l'éprouvette telle que définie dans la norme ASTM E561.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258 s'appliquent.
La teneur en cuivre des produits selon l'invention est comprise entre 2,8 et
3,2 % en poids.
Dans une réalisation avantageuse de l'invention, la teneur en cuivre est
comprise entre 2,9
et 3,1 % en poids.
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La teneur en lithium des produits selon l'invention est comprise entre 0,5 et
0,8 % en poids
et de préférence comprise entre 0,55 % et 0,75 % en poids. Avantageusement la
teneur en
lithium est au moins 0,6 % en poids. Dans un mode de réalisation de
l'invention, la teneur
en lithium est comprise entre 0,64 % et 0,73 % en poids. L'addition de lithium
peut
contribuer à l'augmentation de la résistance mécanique et de la ténacité, une
teneur trop
élevée ou trop faible ne permet pas d'obtenir une valeur élevée de ténacité
et/ou une limite
d'élasticité suffisante.
La teneur en magnésium des produits selon l'invention est comprise entre 0,2
et 0,7 % en
poids, de préférence entre 0,3 et 0,5 % en poids et de manière préférée entre
0,35 et 0,45 %
en poids.
La teneur en manganèse est comprise entre 0,2 et 0,6 % en poids et dc
préférence entre 0,25
et 0,35% en poids. Dans un mode dc réalisation dc l'invention la teneur en
manganèse est
au plus de 0,45 % en poids. L'addition de manganèse dans la quantité
revendiquée permet
de contrôler la structure granulaire tout en évitant l'effet néfaste sur la
ténacité que
générerait une teneur trop élevée.
La teneur en argent est comprise entre 0,1 et 0,3 % en poids. Dans un mode de
réalisation
avantageux de l'invention la teneur en argent est comprise entre 0,15 et 0,28
% en poids.
La teneur en titane est comprise entre 0,01 et 0,15 % en poids.
Avantageusement la teneur
en titane est au moins 0,02 % en poids et de manière préférée au moins 0,03 %
en poids.
.. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention la teneur en titane
est au plus de 0,1
% en poids et de préférence au plus de 0,05 % en poids. L'addition de titane
contribue à
contrôler la structure granulaire, notamment lors de la coulée.
Les teneurs en fer et en silicium sont chacune au plus de 0,1 % en poids. Dans
une
réalisation avantageuse de l'invention les teneurs en fer et en silicium sont
au plus de 0,08
% et préférentiellement au plus de 0,04 % en poids. Une teneur en fer et en
silicium
contrôlée et limitée contribue à l'amélioration du compromis entre résistance
mécanique et
tolérance aux dommages.
La teneur en zinc est inférieure à 0,2 % en poids et de préférence inférieure
à 0,1 % en
poids. La teneur en zinc est avantageusement inférieure à 0,04 % en poids.
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Les impuretés inévitables sont maintenues à une teneur inférieure ou égale à
0,05% en
poids chacune et 0,15% en poids au total.
En particulier la teneur en zirconium est inférieure ou égale à 0,05 % en
poids
préférentiellement inférieure ou égale à 0,04 % en poids et de manière
préférée inférieure
ou égale à 0,03 % en poids.
Le procédé de fabrication des tôles selon l'invention comprend des étapes
d'élaboration,
coulée, laminage, mise en solution, trempe, traction contrôlée et revenu.
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 sous une forme de plaque de
laminage.
La plaque dc laminage est ensuite homogénéisée à une température comprise
entre 480 C
et 535 et de préférence entre 490 C et 530 C et de manière préférée entre
500 C et 520
C. La durée d'homogénéisation est de préférence comprise entre 5 et 60 heures.
Dans le cadre de l'invention, une température d'homogénéisation trop basse ou
l'absence
d'homogénéisation ne permet pas d'atteindre des propriétés améliorées et
isotropes par
rapport à celles des produits connus, en particulier en termes de résistance
mécanique dans
les directions L et TL et de ténacité pour les directions L-T et T-L, et ce
sur l'ensemble de
cette gamme d'épaisseur.
Après homogénéisation, la plaque de laminage est en général refroidie jusqu'à
température
ambiante avant d'être préchauffée en vue d'être déformée à chaud. Le
préchauffage a pour
objectif d'atteindre une température de préférence comprise entre 400 et 500
C permettant
la déformation par laminage à chaud.
Le laminage à chaud et optionnellement à froid est effectué de manière à
obtenir une tôle
d'épaisseur 0,5 à 9 mm.
Avantageusement, lors du laminage à chaud, on maintient une température
supérieure à
400 C jusqu'à l'épaisseur 20 mm et de préférence une température supérieure à
450 C
jusqu'à l'épaisseur 20 mm. Des traitements thermiques intermédiaires pendant
le laminage
et/ou après le laminage peuvent être effectués dans certains cas. Cependant de
manière
préférée, le procédé ne comprend pas de traitement thermique intermédiaire
pendant le
laminage et/ou après le laminage. La tôle ainsi obtenue est ensuite mise en
solution par
traitement thermique entre 450 et 535 C, de préférence entre 490 C et 530 C
et de
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manière préférée entre 500 C et 520 C, de préférence pendant 5 min à 2
heures, puis
trempée. Avantageusement la durée de mise en solution est au plus de 1 heure
de façon à
minimiser l'oxydation de surface.
Il est connu de l'homme du métier que les conditions précises de mise en
solution doivent
être choisies en fonction de l'épaisseur et de la composition de façon à
mettre en solution
solide les éléments durcissants.
La tôle subit ensuite une déformation à froid par traction contrôlée avec une
déformation
permanente de 0,5 à 5 % et préférentiellement de 1 à 3 %. Des étapes connues
telles que le
laminage, le planage, le défripage, le redressage la mise en forme peuvent
être
optionnellement réalisées après mise en solution et trempe et avant ou après
la traction
contrôlée, cependant la déformation à froid totale après mise en solution et
trempe doit
rester inférieure à 15% et de préférence inférieure à 10%. Des déformations à
froid élevées
après mise en solution et trempe causent en effet l'apparition de nombreuses
bandes de
cisaillement traversant plusieurs grains, ces bandes de cisaillement n'étant
pas souhaitables.
Typiquement, la tôle trempée peut est soumise à une étape de défripage ou de
planage,
avant ou après la traction contrôlée. On entend ici par défripageiplanage
une étape de
déformation à froid sans déformation permanente ou avec une déformation
permanente
inférieure ou égale à 1%, permettant d'améliorer la planéité.
Un revenu est réalisé comprenant un chauffage à une température comprise entre
130 et
170 C et de préférence entre 150 et 160 C pendant 5 à 100 heures et de
préférence de 10 à
40 heures. De manière préférée, l'état métallurgique final est un état T8.
Dans un mode de réalisation de l'invention, un traitement thermique court est
réalisé après
traction contrôlée et avant revenu de façon à améliorer la formabilité des
tôles. Les tôles
peuvent ainsi être mises en forme par un procédé tel que l'étirage-formage
avant d'être
revenues.
La structure granulaire des tôles selon l'invention est essentiellement
recristallisée. La
combinaison de la composition selon l'invention et des paramètres de
transformation
permet de contrôler l'indice d'anisotropie des grains recristallisés. Ainsi
les tôles selon
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l'invention sont telles que l'indice d'anisotropie des grains mesuré à mi-
épaisseur selon la
norme ASTM E112 par la méthode des intercepts dans le plan UTC est inférieur à
20, de
préférence inférieur à 15 et de manière préférée inférieur à 10.
Avantageusement pour les
tôles dont l'épaisseur est inférieure ou égale à 3 mm, l'indice d'anisotropie
des grains
mesuré à mi-épaisseur selon la norme ASTM E112 par la méthode des intercepts
dans le
plan UTC est inférieur ou égale à 8, de préférence inférieur ou égal à 6 et de
manière
préférée inférieur ou égal à 4.
Les tôles selon l'invention ont des propriétés avantageuses quelle que soit
l'épaisseur des
produits.
Les tôles selon l'invention dont l'épaisseur est comprise entre 0,5 et 9 mm et
particulièrement entre 1,5 et 6 mm présentent avantageusement à l'état T8 au
moins un des
couples de propriétés suivantes
- une ténacité en contrainte plane Kapp, mesurée sur des éprouvettes de type
CCT760 (2ao = 253 mm), dans la direction L-T et dans la direction T-L d'au
moins
140 MPain et préférentiellement d'au moins 150 MPeim et une limite Rp0,2 dans
les directions L et TL d'au moins 360 MPa et de préférence d'au moins 365 MPa,
- une ténacité en contrainte plane Kr60, mesurée sur des éprouvettes de
type
CCT760 (2ao = 253 mm), dans la direction L-T et dans la direction T-L
supérieur à
190 MPa:\i'm et préférentiellement supérieur à 200 MPa-\im et une résistance à
rupture Rm dans les directions L et TL d'au moins 410 MPa et de préférence
d'au
moins 415 MPa,
et au moins une des propriétés suivantes :
- un rapport entre la ténacité en contrainte plane Kapp, mesurée sur des
éprouvettes
de type CCT760 (2ao = 253 mm), dans les direction T-L et L-T, Kapp(T-L) / Kapp
(L-T), compris entre 0,85 et 1,15 et de préférence entre 0,90 et 1,10
- un rapport entre la résistance à rupture Rm dans les directions L et TL,
Rm(L) /
Rm(TL), inférieur à 1,06 et de préférence inférieur à 1,05.
Sans être liés à une théorie particulière, les présents inventeurs pensent que
la combinaison
entre la composition, notamment la teneur limitée de zirconium, l'addition de
manganèse
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et la quantité choisie de magnésium et le procédé de transformation, notamment
la
température d'homogénéisation et de laminage à chaud, permet d'obtenir les
propriétés
avantageuses revendiquées.
La résistance à la corrosion, en particulier à la corrosion intergranulaire, à
la corrosion
feuillante ainsi qu'à la corrosion sous contrainte, des tôles selon
l'invention est élevée.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la tôle de l'invention
peut être utilisée
sans placage.
L'utilisation de tôles selon l'invention dans un panneau de fuselage pour
aéronef est
avantageuse. Les tôles selon l'invention sont également avantageuses dans les
applications
aérospatiales telles que la fabrication de fusées.
Exemple
Dans cet exemple, des tôles en alliage Al-Cu-Li ont été préparées.
7 plaques dont la composition est donnée dans le tableau 1 ont été coulées.
Tableau 1. Composition en % en poids des plaques
Alliage Cu Li Mg Zr Mn Ag Fe Si Ti
A 3,2 0,73 0,68 0,14
<0,01 0,26 0,03 0,04 0,03
= 3,0 0,70 0,64 0,17 <0,01 0,27 0,02 0,03 0,03
= 3,0 0,73 0,35 0,15 <0,01 0,27 0,02 0,03 0,03
D 2,7 0,75 0,58 0,14
<0,01 0,28 0,03 0,02 0,03
= 2,9 0,73 0,45 0,14 <0,01 0,29 0,04 0,02 0,03
= 2,9 0,68 0,42 0,03 0,28 0,28 0,03 0,02 0,03
G 2,9 0,75 0,44 0,05 0,28 0,26 0,03 0,02 0,03
Les plaques ont été homogénéisées 12 heures à 505 C. Les plaques ont été
laminées à
chaud pour obtenir des tôles d'épaisseur comprise entre 4,2 à 6,3 mm.
Certaines tôles ont
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ensuite été laminées à froid jusqu'à une épaisseur comprise entre 1,5 et 2,5
mm. Le détail
des tôles obtenues et des conditions de revenu est donné dans le tableau 2.
Tableau 2 : détail des tôles obtenues et des conditions de revenu
Epaisseur après
Epaisscur après Durée
dc revenu à 155 C
Tôle laminage à chaud
laminage à froid (mm) (h)
(mm)
A#1 36
A#2 4,4 1,5 36
B#1 4,6 36
B#2 4,4 1,5 36
C#1 4,3 24
C#2 4,4 1,5 24
D#1 4,3 40
D#2 6,3 2,5 40
E#1 4,3 36
E#2 6,3 2,5 36
F#1 4,2 28
F#2 4,2 2,5 28
G#1 4,2 28
G#2 4,2 2,5 28
Après laminage à chaud et éventuellement à froid, les tôles ont été mises en
solution à 505
C puis défripées, tractionnées avec un allongement permanent de 2% et
revenues. Les
conditions de revenu ne sont pas toutes identiques car l'augmentation de la
limite
d'élasticité avec la durée de revenu diffère d'un alliage à l'autre. On a
cherché à obtenir une
limite d'élasticité au pic tout en limitant la durée de revenu. Les
conditions de revenu
sont données dans le Tableau 2.
La structure granulaire des échantillons a été caractérisée à partir de
l'observation
microscopique des sections transversales après oxydation anodique sous lumière
polarisée.
La structure granulaire des tôles était essentiellement non-recristallisée
pour toutes les tôles
à l'exception des tôles D#2 E#2 F#1, F#2, G#1 et G#2 pour lesquelles la
structure
granulaire était essentiellement recristallisée.
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Pour les tôles dont la structure granulaire était essentiellement
recristallisée, la taille des
grains a été déterminée dans le plan L/TC à mi-épaisseur selon la norme ASTM
E112 par la
méthode des intercepts à partir de l'observation microscopique des sections
transversales
après oxydation anodique sous lumière polarisée. L'indice d'anisotropie est le
rapport de la
taille de grain mesurée dans la direction L divisé par la taille de grain
mesurée dans la
direction TC. Les résultats sont présentés dans le Tableau 3.
Tableau 3 : Tailles de grains mesurées pour les échantillons dont la structure
granulaire
était essentiellement recristallisée
Indice
Tôle Direction L (lm) Direction TC (jun)
d'anisotropie
D#2 1260 21 60
E#2 1100 23 48
F#1 540 59 9
F#2 135 37 4
G#1 678 56 12
G#2 317 46 7
Les échantillons ont été testés mécaniquement afin de déterminer leurs
propriétés
mécaniques statiques ainsi que leur ténacité. Les caractéristiques mécaniques
ont été
mesurées en pleine épaisseur.
La limite d'élasticité en traction, la résistance ultime et l'allongement à la
rupture sont
fournis dans le tableau 4.
Tableau 4: Caractéristiques mécaniques exprimées en MPa (Rpo,2, Rm) ou en
pourcentage
(A%)
Tôle R0,2(L) Rm(L) A%(L) Rp0,2 (TL) Rm(TL) A%(TL)
Rm(TL)
A#1 469 513 12,2
439 481 15,8 1,07
A#2 475 522 11,7 441 489 14,0 1,07
B#1 431 483 13,5 419 462 16,1 1,05
B#2 431 486 12,9 414 460 17,1 1,06
C#1 430 471 13,6 411 455 15,5 1,04
C#2 423 472 12,2 399 451 15,9 1,05
D#1 420 462 13,0 384 428 16,3 1,08
D#2 403 437 11,6 371 428 13,9 1,02
E#1 453 487 12,5 428 464 15,9 1,05
E#2 433 464 11,4 395 458 11,4 1,01
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F#1 392 430 12.5 369 420 12.4 1,02
F#2 400 437 11.9 368 419 13.4 1,04
G#1 402 432 13.4 372 424 12.7 1,02
G#2 412 440 12.9 378 426 13.1 1,03
Le tableau 5 résume les résultats des essais de ténacité sur des éprouvettes
CCT de largeur
760 mm pour ces échantillons.
Tableau 5 résultats des courbes R pour les éprouvettes CCT de largeur 760 mm.
Kapp Kr60 Kapp(T-L) /
Tôle [MPa \im] [MPa-Vm] Kapp (L-T)
T-L L-T T-L L-T
A#1 187 161 247 213 1,16
A#2 160 114 210 151 1,40
B#1 180 178 238 238 1,01
B#2 167 124 223 166 1,35
C#1 182 165 242 219 1,10
C#2 154 127 203 162 1,21
D#1 174 150 230 200 1,16
D#2 147 151 196 201 0,97
E#1 181 159 240 213 1,14
E#2 137 164 181 219 0,84
F#1 154 169 203 223 0,91
F#2 158 168 208 224 0,94
G#1 153 172 202 228 0,89
G#2 158 172 208 229 0,92
Les Figures 1 et 2 illustrent la remarquable ténacité des exemples F et G
selon l'invention
notamment dans la direction L-T.
Les exemples F et G démontrent que l'on peut obtenir des tôles minces selon
l'invention
qui présentent des propriétés améliorées et isotropes par rapport à celles
obtenues à partir
des autres exemples A à E, et en particulier par rapport à l'exemple C, et ce
sur une large
gamme d'épaisseur typique desdites tôles minces.
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