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Titre : DESCRIPTION
UTILISATION DE PRODUITS EN ALLIAGE ALUMINIUM CUIVRE MAGNESIUM
PERFORMANTS A HAUTE TEMPERATUR
DOMAINE TECHNIQUE
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.
ART ANTERIEUR
/0 Certains alliages d'aluminium sont couramment utilisés pour des
applications dans lesquelles ils
ont une haute température d'emploi, typiquement entre 80 et 250 C et
généralement entre
100 et 200 C, par exemple comme pièce de structure ou moyen d'attache à
proximité de
moteur dans l'industrie automobile ou aérospatiale ou comme rotors ou autres
pièces de
pompe d'aspiration d'air telles que notamment les pompes à vide.
Ces alliages nécessitent de bonnes performances mécaniques à haute
température. Les bonnes
performances mécaniques à haute température signifient notamment d'une part la
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 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 propose un alliage à teneur réduite en fer et nickel de
composition
suivante (% en poids) :
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
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
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1 %. On obtient avec cet alliage une amélioration sensible du facteur de
concentration de
contraintes Klc représentatif de la résistance à la propagation de criques.
La demande de brevet EP 0 756 017 Al 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.
La demande de brevet W02012/140337 concerne des produits 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. Les alliages
mentionnés dans cette demande 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. Les produits mentionnés dans cette demande 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.
La demande de brevet CN104164635 décrit un procédé pour améliorer la
résistance à
température ambiante et les performances à haute température d'un alliage Al-
Cu-Mg pour une
tige de forage en alliage d'aluminium. Le procédé comprend les étapes selon
lesquelles l'alliage
Al-Cu-Mg est pré-étiré et déformé de 0 à 8% après le traitement en solution,
puis est chauffé à
160 C à 190 C, pendant quatre heures à 120 heures, puis, l'alliage est sorti
d'un four, un
refroidissement à l'air est effectué sur l'alliage et le rapport de teneur en
cuivre au magnésium
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dans l'alliage Al-Cu-Mg est inférieur ou égal à cinq, la composition de
l'alliage étant, en % en
poids, Cu: 4.0% ¨ 4.3%, Mg: 1.5% ¨ 1.6%, Mn: 0.4% ¨ 0.6%, Ti: 0.1% ¨ 0.15%,
reste Al.
La demande de brevet CN107354413 concerne une technique de préparation d'un
matériau
d'alliage d'aluminium résistant à la chaleur à haute résistance pour
l'exploration pétrolière, et
appartient au domaine technique du traitement thermique de l'alliage
d'aluminium. Les
composants de l'alliage sont déterminés comme Si <0,35, Fe <0,45, Cu 4,0-4,5,
Mn 0,40-0,80,
Mg 1,3-1,7, Zn <0,10, Ti 0,08-0,20, Zr0,10-0,15 et d'autres impuretés 0,00-
0,15.
Le brevet RU2278179 Cl concerne des alliages aluminium-cuivre-magnésium utiles
comme
matériaux de structure dans la technique de l'espace aérien comprenant (% en
masse) cuivre
3,8-5,5; magnésium 0,3-1,6; manganèse 0,2-0,8; titane 0,5,10 (-6) -0,07;
tellure 0,5,10 (-5) -0,01,
au moins un élément du groupe contenant de l'argent 0,2-1,0; nickel 0,5,10 (-
6) -0,05; zinc 0,5,10
(-6) -0,1; zirconium 0,05-0,3; chrome 0,05-0,3; fer 0,5,10 (-6) -0,15;
silicium 0,5,10 (-6) -0,1;
hydrogène 0,1,10 (-5) -2,7,10 (-5); et équilibre: aluminium.
La demande de brevet W02020074818 est relative à une tôle mince en alliage à
base
/5 d'aluminium essentiellement recristallisée et d'épaisseur comprise entre
0,25 et 12 mm
comprenant, en % en poids, Cu 3,4 ¨ 4,0 ; Mg 0,5 ¨ 0,8 ; Mn 0,1 ¨ 0,7 ; Fe
0,15 ; Si 0,15 ; Zr
0,04 ; Ag 0,65; Zn 0,5 ; impuretés inévitables 0,05 chacune et 0,15 au
total ; reste
aluminium.
Le demande de brevet U52004013529 concerne une pompe à vide mécanique
comprenant un
rotor en alliage de métal léger obtenu par métallurgie des poudres. La
métallurgie des poudres
augmente la résistance du rotor à la chaleur et au fluage.
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, qui sont le plus souvent à
l'état T3, un état
métallurgique économique qui ne nécessite pas de traitement thermique de
revenu.
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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, Mg:
0,1 - 2,3 dans la limite de leur solubilité c'est-à-dire tels que Cu est au
plus égal à Cumax = -0,91
(Mg) + 5,59.
La demande de brevet EP 0 038 605 Al enseigne un alliage de composition (en %
en poids), Cu :
3,8 - 4,4, Mg: 1,2- 1,8 et Mn : 0,3 - 0,9, au maximum 0,12 Si, 0,15 Fe, 0,25
Zn, 0,15 Ti et 0,10 Cr.
Le brevet US 6,444,058 enseigne une composition d'alliage de haute pureté Al-
Mg-Cu pour
lequel les valeurs efficaces de Cu et de Mg sont définies, notamment par
Cutarget = CUeff + 0.74
/o (Mn - 0.2) + 2,28 (Fe - 0,005), et enseigne un domaine de composition
dans le diagramme Cueff :
Mgeff dans lequel la valeur maximale de Mgeff est de l'ordre de 1,4% en poids.
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
recycler.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'objet de l'invention est l'utilisation d'un produit corroyé à l'état T8 en
alliage d'aluminium de
composition, en % en poids,
Cu : 3,6 - 4,4
Mg: 1,2 - 1,4
Mn : 0,5 - 0,8Zr : 0,15
Ti : 0,01 - 0,05
Si 0,20
Fe 0,20
Zn 0,25
autres éléments < 0,05
reste aluminium,
dans une application dans laquelle ledit produit est maintenu à des
températures de 80 C à
250 C pendant une durée significative d'au moins 200 heures.
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FIGURES
[Fig. 1] La Figure 1 montre l'évolution de la résistance à la rupture avec la
durée de vieillissement
à 150 C en heures.
5 DESCRIPTION DETAILLEE 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 - 2017. Cette norme indique
notamment qu'un
état T8 : est un état mis en solution écroui puis revenu, cette désignation
s'appliquant aux
produits qui sont soumis à un écrouissage pour améliorer leur résistance
mécanique, ou pour
lesquels l'effet de l'écrouissage associé au planage ou au dressage se traduit
sur les limites de
propriétés mécaniques. Par état T8 on entend tous les états métallurgiques
pour lesquels le
premier chiffre après T est 8. Par exemple les états T851 et T852 sont des
états T8.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la
résistance à la
rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% d'allongement R0,2,
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. 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
composition des alliages Al-Cu-Mg contenant du Mn qui permet lorsqu'ils sont
utilisés à l'état
T8 d'obtenir des produits corroyés particulièrement performants à haute
température.
La teneur en magnésium est telle que Mg soit compris entre 1,2 et 1,4 % en
poids et de
préférence entre 1,25 et 1,35 % en poids. Lorsque la teneur en Mg n'est pas
dans le domaine
selon l'invention, les propriétés mécaniques ne sont pas satisfaisantes. En
particulier la
résistance à la rupture Rm peut être insuffisante à température ambiante et/ou
après
vieillissement à 150 C.
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La teneur en cuivre est telle que Cu soit compris entre 3,6 et 4,4 % en poids.
Avantageusement
Cu est au moins 3,9 % en poids et de préférence au moins 4,0 % en poids.
Avantageusement Cu
est au plus 4,3 % en poids et de préférence au plus 4,25 % en poids.
Les produits destinés à l'utilisation selon l'invention contiennent 0,5 à 0,8
% en poids de
manganèse ce qui contribue notamment au contrôle de la structure granulaire.
Avantageusement la teneur en Mn est comprise entre 0,51 et 0,65 % en poids.
Les présents
inventeurs ont constaté que l'addition simultanée de manganèse et de zirconium
peut être
avantageuse dans certains cas, notamment pour diminuer la sensibilité au
vieillissement à haute
température tout en atteignant des propriétés mécaniques élevées. La teneur en
Zr est au
maximum de 0,15 % en poids. Avantageusement, la teneur en Zr est au moins
égale à 0,07 en %
en poids et de préférence au moins égale à 0,08 en % en poids. Dans un mode de
réalisation
avantageux, les produits destinés à l'utilisation selon l'invention
contiennent 0,09 à 0,15 % en
poids de zirconium et 0,50 à 0,60 % en poids de manganèse.
La teneur en titane est comprise entre 0,01 et 0,05 % en poids. L'addition de
titane contribue
notamment à l'affinage des grains lors de la coulée. Cependant une addition
supérieure à 0,05 %
en poids peut résulter en une finesse excessive de la taille de grain ce qui
nuit à la résistance au
fluage à température élevée.
Les teneurs en fer et en silicium sont au maximum de 0,20 % en poids chacune.
Dans un mode
de réalisation avantageux de l'invention, la teneur en fer est au maximum de
0,18% en poids et
de préférence 0,15% en poids. Dans un mode de réalisation avantageux de
l'invention, la teneur
en silicium est au maximum de 0,15% en poids et de préférence 0,10 % en poids.
La teneur en zinc est au maximum de 0,25% en poids. Dans un mode de
réalisation de
l'invention, la teneur en zinc est comprise entre 0,05 et 0,25 % en poids et
peut contribuer
notamment à la résistance mécanique. Cependant la présence de zinc peut poser
des problèmes
de recyclage. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en zinc est
inférieure à 0,20, de
préférée, inférieure à 0,15 % en poids.
La teneur des autres éléments est inférieure à 0,05 % en poids et de
préférence inférieure à 0,04
% en poids. De préférence, le total des autres éléments est inférieur à 0,15 %
en poids. Les autres
éléments sont typiquement des impuretés inévitables. Le reste est de
l'aluminium.
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Les produits corroyés destinés à l'utilisation selon l'invention sont de
préférence des tôles, des
profilés ou des produits forgés. Les profilés sont typiquement obtenus par
filage. Les produits
forgés peuvent être obtenus par forge de blocs coulés ou de produits filés ou
de produits
laminés.
Le procédé de fabrication des produits destinés à l'utilisation selon
l'invention comprend les
étapes successives d'élaboration de l'alliage, coulée, optionnellement
homogénéisation,
déformation à chaud, mise en solution, trempe, déformation à froid 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
typiquement sous forme de plaque de laminage, de billette de filage ou
d'ébauche de forge.
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 495 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 à chaud typiquement par laminage, filage et/ou
forgeage. La
déformation à chaud est réalisée de façon à maintenir de préférence 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. On ne réalise
pas de
déformation à froid significative, notamment par laminage à froid, entre la
déformation à chaud
et la mise en solution. Une déformation à froid significative est typiquement
une déformation
d'au moins environ 5%.
Le produit ainsi déformé est ensuite mis en solution par un traitement
thermique permettant
d'atteindre une température comprise entre 485 et 520 C et de préférence
entre 495 et 510 C
pendant 15 min à 8 h, puis trempé.
La qualité de la mise en solution peut être évaluée par calorimétrie et/ou
microscopie optique.
Le produit corroyé obtenu, typiquement une tôle, un profilé ou un produit
forgé, subit ensuite
une déformation à froid. Avantageusement, la déformation à froid est une
déformation de 2 à
5% permettant d'améliorer la résistance mécanique et d'obtenir après revenu un
état T8. La
déformation à froid peut notamment être une déformation par traction contrôlée
conduisant à
un état T851 ou une déformation par compression conduisant à un état T852.
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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
préférence de
à 50h. Dans un mode de réalisation avantageux un revenu est réalisé dans
lequel le produit
atteint une température comprise entre 170 et 180 C pendant 10 à 15 heures. Le
revenu peut
5 être réalisé en un ou plusieurs paliers. De préférence, les conditions de
revenu sont déterminées
pour que la résistance mécanique Rp0,2 soit maximale (revenu au pic ). Le
revenu dans les
conditions selon l'invention permet notamment d'améliorer les propriétés
mécaniques et leur
stabilité lors d'un vieillissement à 150 C.
L'épaisseur des produits destinés à l'utilisation selon l'invention est
avantageusement comprise
10 entre 6 mm et 300 mm, de préférence entre 10 et 200 mm. Une tôle est un
produit laminé de
section transversale rectangulaire dont l'épaisseur uniforme. L'épaisseur des
profilés est définie
selon la norme EN 2066 :2001 : la section transversale est divisée en
rectangles élémentaires de
dimensions A et B ; A étant toujours la plus grande dimension du rectangle
élémentaire et B
pouvant être considéré comme l'épaisseur du rectangle élémentaire.
Les produits corroyés obtenus selon le procédé de l'invention ont l'avantage
de présenter une
résistance mécanique élevée et de bonnes performances à haute température.
Ainsi les produits
corroyés destinés à l'utilisation selon l'invention présentent de préférence
dans la direction
longitudinale une résistance à la rupture Rm d'au moins 490 MPa et de
préférence d'au moins
495 MPa et présentant après vieillissement à 150 C pendant 1000h, une
résistance à la rupture
Rm d'au moins 475 MPa et de préférence d'au moins 480 MPa. Les produits
corroyés destinés à
l'utilisation selon l'invention sont résistants au fluage. Ainsi les produits
corroyés destinés à
l'utilisation selon l'invention présentent de préférence une durée nécessaire
pour atteindre une
déformation de 0,35 % lors d'un test de fluage selon la norme ASTM E139-06
pour une
contrainte de 250 MPa et à une température de 150 C d'au moins 700 heures et
de manière
préférée d'au moins 800h.
Les produits destinés à l'utilisation selon l'invention sont particulièrement
utiles pour des
applications dans lesquelles les produits sont maintenus à des températures de
80 C à 250 C et
de préférence 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 destinés à l'utilisation selon l'invention sont utiles pour
des applications de
pièce de structure ou moyen d'attache à proximité de moteur dans l'industrie
automobile ou
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aérospatiale ou préférentiellement pour des applications de rotors ou autres
pièces notamment
des impulseurs de pompe d'aspiration d'air telles que notamment les pompes à
vide, telles que
en particulier des pompes turbomoléculaires ou pour des applications de pièces
de dispositifs
de soufflage d'air telles que des impulseurs.
Ces aspects, ainsi que d'autres de l'invention sont expliqués plus en détail à
l'aide des exemples
illustratifs et non limitatifs suivants.
EXEMPLES
Exemple 1
Dans cet exemple 6 alliages ont été coulés sous forme de plaques de laminage.
Les alliages A et
B ont une composition selon l'invention. Les alliages C et E sont enseignés
par la demande
W02012/140337 pour leurs performances dans les utilisations à haute
température. L'alliage F
est un alliage AA2618, connu pour ses performances dans les utilisations à
haute température.
La composition des alliages en % en poids est donnée dans le tableau 1.
[Tableau 1]
Alliage Si Fe Cu Mn Mg Ni Zn Ti Zr
A (Invention) 0,08 0,14 4,2 0,51 1,35 0,20 0,02
0,02
B (Invention) 0,04 0,07 4,0 0,58 1,40 0,12 0,02
0,10
C (Référence) 0,04 0,05 3,3 0,34 1,9 - 0,02 0,11
D (Référence) 0,04 0,05 4,2 0,34 1,3 - 0,02 0,11
E (Référence) 0,04 0,05 3,7 0,34 1,6 - 0,02
0,11
F (Référence) 0,22 1,10 2,6 0,05 1,60 1,10 0,08
0,01 0,00
Les plaques ont été homogénéisées à une température comprise entre 490 C et
540 C, adaptée
en fonction de l'alliage, laminées à chaud jusqu'à une épaisseur de 10 mm
(alliage A) et 15 mm
(alliages B à E) et 21 mm (alliage F), mises en solution à une température
comprise entre 490 C
et 540 C, adaptée en fonction de l'alliage, trempées à l'eau par immersion,
tractionnées de 2 à
4 % et revenues à 175 C ou 190 C pour atteindre le pic de limite d'élasticité
en traction à l'état
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T8. Ainsi les plaques en alliage A et B ont été homogénéisée entre 20 et 36 h
à 495 C, les tôles
obtenues après laminage étant mises en solution 2h à 498 C et revenue 8h 190 C
ou 12h à
175 C. La plaque en alliage C a été homogénéisée en deux paliers de 10h à 500
C puis 20h à
509 C, la tôle obtenue après laminage étant mise en solution 2h à 507 C et
revenue 12h à
5 190 C. La plaque en alliage D a été homogénéisée en deux paliers de 10h
à 500 C puis 20h à
503 c, la tôle obtenue après laminage étant mise en solution 2h à 500 c et
revenue 8h à 190 C.
La plaque en alliage E a été homogénéisée en deux paliers de 10h à 500 C puis
20h à 503 C, la
tôle obtenue après laminage étant mise en solution 2h à 504 C et revenue 12h
à 190 C.
Les propriétés mécaniques obtenues à mi-épaisseur à 25 C dans la direction
longitudinale
10 avant et après vieillissement sont données dans le Tableau 2 en MPa.
[Tableau 2]
Propriété
Alliage Revenu (MPa) Durée de vieillissement (h)
0 1000 2000 3000 5000 10000
A 8h R0.2 483 431 362 334
190 C Rm 511 480 440 417
B 8h R0.2 459 421 394 351
190 C Rm 500 483 460 432
A 12h R0.2 448 413 378
175 C Rm 490 474 452
B 12h R0.2 416 394 353
175 C Rm 474 465 435
C 12h R0.2 456 447 436 421
190 C Rm 476 467 467 455
D 8h R0.2 470 427 411 386
190 C Rm 483 472 463 449
E 12h R0.2 468 462 440 424
190 C Rm 485 484 473 466
F R0.2 420 406 387 355
Rm 445 435 420 406
L'évolution de la résistance à la rupture avec la durée de vieillissement à
150 C est représentée
/5 sur la Figure 1. Les produits destinés à l'utilisation selon l'invention
présentent une résistance à
la rupture Rm supérieure à celle des produits de référence avant
vieillissement et supérieure à
la plupart des autres alliages après 1000 heures à 150 C. Après 3000 heures
de vieillissement
les produits destinés à l'utilisation selon l'invention ont une résistance
mécanique Rm supérieure
à celle de l'alliage F, qui est un alliage AA2618 connu pour ses propriétés à
haute température.
CA 03184620 2022-11-23
WO 2021/245345
PCT/FR2021/050981
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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 (alliages C, E et F) et pour une contrainte
de 250 MPa et à
une température de 150 C (alliages A, B et F) On a notamment mesuré la durée
nécessaire pour
atteindre une déformation de 0,35%. Les résultats sont rassemblés dans le
Tableau 3.
[Tableau 3]
Durée nécessaire
Contrainte (MPa) pour atteindre une Facteur
Alliage
d'amélioration par
Sens L déformation de
0,35% (h)
rapport à l'alliage F
A 250 815 5,5
250 2100 14,1
250 149
285 221 3,6
285 267 4,4
285 61
La performance des produits destinés à l'utilisation selon l'invention au test
de fluage est
largement supérieure à celle d'un produit de référence pour les utilisations à
hautes
/o température (produit F) et supérieure également à celle des produits C
et E.
Exemple 2
Dans cet exemple, on a comparé l'évolution avec la durée de vieillissement à
150 C de la limite
d'élasticité R0,2 pour un produit laminé en alliage B d'épaisseur 10 mm obtenu
par le procédé
tel que décrit dans l'exemple 1, avec un produit laminé en alliage B
d'épaisseur 10 mm à l'état
T351. Pour le produit à l'état T351 un vieillissement de 233 h à 150 C est
estimé grâce aux
données obtenues après un traitement de 8h à 190 C.
Le temps équivalent t, à 150 C est défini par la formule 1 :
[Formule 1]
exp(-16400 dt
t ¨ =
exp(-16400 Tn.,f)
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WO 2021/245345 PCT/FR2021/050981
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où T (en Kelvin) est la température instantanée de traitement du métal , qui
évolue avec le
temps t (en heures), et Tref est une température de référence fixée à 423 K.
t, est exprimé en
heures. La constante Q/R = 16400 K est dérivée de l'énergie d'activation pour
la diffusion du Cu,
pour laquelle la valeur Q = 136100 J/mol a été utilisée. Pour le produit à
l'état T851, le
vieillissement a été estimé pour 233 h par approximation linéaire à partir
de la valeur de 426
MPa obtenue après 1000h.
Les résultats sont présentés dans le tableau 4.
[Tableau 4]
Rp0,2 (TL) [MPa] Rp0,2 (TL) [MPa] après A Rpo,2 [ /0]
vieillissement à 150 C
T351 349 459 32%
T851 459 451 -2%
On constate que la stabilité thermique du produit à l'état T851 est largement
supérieure que la
stabilité thermique à l'état T351.
