Brevet FR2857377A1 — publié le 20050114

ALLIAGE D'ALUMINIUM L'invention est relative à un alliage d'aluminium et à un procédé de réalisation d'un tel alliage. Des alliages d'aluminium tels que les alliages d'aluminium de la série AA6xxx sont couramment utilisés dans de nombreuses applications et présentent l'avantage d'avoir une limite d'élasticité et une résistance à la traction modérément élevées, une faible sensibilité à la trempe et une bonne résistance à la corrosion. Cependant, les alliages d'aluminium selon la technique antérieure se fissurent souvent sous l'effet de chocs et n'absorbent pas efficacement l'énergie cinétique par déformation plastique. La présente invention vise à réaliser un alliage d'aluminium qui se prête à des applications dans lesquelles une forte capacité d'absorption d'énergie cinétique par déformation plastique est nécessaire et qui convient en particulier dans l'industrie automobile. L'invention vise également à réaliser un alliage d'aluminium qui, au moment de chocs, se fissure moins que les alliages d'aluminium selon la technique antérieure. L'invention vise en outre à réaliser un procédé de fabrication d'un produit constitué du nouvel alliage d'aluminium. Selon l'invention, il est proposé un alliage d'aluminium contenant, en pourcentages de poids: Si 0,1 0,45, Mg 0,4 -1,20, Cu 0,1 0,25, Fe maxi 0,40, Mn maxi 0,4, Cr maxi 0,10, Ti maxi 0,1, V maxi 0,25, impuretés: maxi 0,05 chacune, total maximal 0,15, le reste étant constitué d'aluminium. L'alliage d'aluminium selon la présente invention a une bonne résistance mécanique et une bonne stabilité à long terme ainsi qu'une bonne résistance à la corrosion. Un produit laminé constitué de l'alliage d'aluminium selon la présente invention présente une grande capacité d'absorption d'énergie cinétique par déformation plastique et résiste également à la fissuration lorsqu'il est soumis à la force d'un choc. L'alliage a une teneur en Mg de 0,40 à 1,20% en poids afin de présenter une résistance mécanique optimale, en particulier lors d'une utilisation en combinaison avec une teneur en Si de 0,10 à 0,45% en poids. Mg et Si se combinent pour former un composé Mg2Si de renforcement, tandis que Mg reste également en solution solide. Les précipités de Mg2Si et Mg en solution solide créent un système bimodal de renforcement. L'interaction entre les dislocations et les précipités à dispersion fine, par exemple de Mg2Si, est souvent considérée comme responsable de la fissuration. Les teneurs en Mg et Si sont établies, dans la présente invention, de façon que la précipitation de Mg2Si soit optimisée pour produire un alliage d'une résistance mécanique suffisante mais peu sujet à la fissuration. Mg peut être présent à raison de 0,50 à 1,10% en poids ou 0,70 à 1,10% en poids ou 0,8 à 1,10% en poids. Si peut être présent à raison de 0,15 à 0, 40% en poids ou 0,20 à 0,40% en poids. Cu est présent à raison de 0,10 à 0,25% en poids. Cu accroît la résistance mécanique de la matrice de l'alliage. Comme la résistance mécanique de l'alliage selon la présente invention peut être réduite par un traitement de survieillissement, il est nécessaire d'accroître préalablement la résistance mécanique de la matrice de l'alliage. Si la teneur en Cu est inférieure à 0,10% en poids, il n'est pas possible d'obtenir cet effet. Cependant, s'il y a plus de 0,25% en poids de Cu, la résistance de l'alliage à la corrosion filiforme et à la corrosion par piqûres devient inacceptable. Cu peut être présent à raison de 0,15 à 0, 25% en poids. Mn est présent dans une mesure de 0,40% en poids maximum pour affiner les grains recristallisés et pour réunifier la structure. Mn peut être présent à raison de 0,10 à 0,30% en poids, de préférence 0,10 à 0,20% en poids et de préférence encore 0,10 à 0,15% en poids. Il peut y avoir 0,25% en poids maximum de V dans l'alliage selon la présente invention. V a un effet avantageux d'affinage des grains. Il peut y avoir jusqu'à 0,20% en poids de V, ou jusqu'à 0,15% en poids de V, ou jusqu'à 0,10% en poids de V ou jusqu'à 0,05% en poids de V. V peut également être présent à raison de 0,05 à 0,20% en poids ou 0,10 à 0,20% en poids ou 0,05 à 0,15% en poids. L'alliage contient jusqu'à 0,10% en poids de Cr en raison de son effet d'ancrage sur les limites des grains, ce qui affine les grains et stabilise la structure. S'il y a plus de 0,10% en poids de Cr, la probabilité de formation de gros grains grossiers augmente, car Cr limite la solubilité de Mn. Ti est important comme affineur de grains et il est préférable que la teneur en Ti ne dépasse pas 0,1% en poids. Il peut également y avoir jusqu'à 0,05% en poids de Ti. Il y a un maximum de 0,40% en poids de Fe. Fe contribue au renforcement par diffusion et à l'affinage des grains. Au-dessus de 0,40% en poids, la présence de Fe est défavorable en ce qui concerne la résistance à la corrosion. Fe peut être présent à raison de 0,10 à 0,30% en poids. Le reste est composé de Al et d'impuretés. Chaque impureté est présente à raison d'un maximum de 0,05% en poids et le total des impuretés est au maximum de 0,15% en poids. L'alliage d'aluminium selon la présente invention peut être transformé en produit laminé, d'une manière typique un produit en tôle. L'alliage d'aluminium laminé selon la présente invention peut être utilisé pour une pièce servant à absorber l'énergie cinétique par déformation plastique. L'alliage d'aluminium laminé selon la présente invention peut être utilisé pour une pièce d'automobile afin d'absorber l'énergie cinétique par déformation plastique. En outre, l'invention est mise en oeuvre dans un procédé pour réaliser un produit laminé en alliage d'aluminium selon la présente invention, comprenant les étapes successives de: i) coulée, ii) préchauffage ou homogénéisation, iii) laminage à chaud, iv) laminage à froid, v) homogénéisation ou traitement thermique de mise en solution, vi) trempe, vii) vieillissement. Le présent procédé donne au produit laminé en alliage d'aluminium selon la présente invention de bonnes propriétés d'absorption d'énergie cinétique à un coût raisonnable. Pour couler l'alliage d'aluminium en lingots, on peut recourir à des procédés de coulée continue et semi-continue. La coulée semi-continue en lingotière tubulaire courte est préférable. Après avoir été coulé, l'alliage d'aluminium est homogénéisé à une température de 450 C à 600 C ou, de préférence, de 500 C à 575 C. Après avoir été homogénéisé, l'alliage d'aluminium est laminé à chaud jusqu'à une épaisseur intermédiaire avant d'être laminé à froid jusqu'à une épaisseur finale, en une ou plusieurs passes. Après avoir été laminé à froid, l'alliage d'aluminium subit un traitement 5 thermique de mise en solution avant d'être trempé à l'aide d'eau, par pulvérisation d'eau ou application d'air forcé. L'alliage d'aluminium est vieilli naturellement ou artificiellement, par recuit, pour acquérir le niveau voulu de propriétés mécaniques et physiques. Afin de réduire l'interaction entre les précipités et les dislocations, il importe que l'alliage soit légèrement survieilli ou sousvieilli. Le produit laminé peut être transformé en pièces de nombreux types et convient en particulier pour des pièces qui, entre autres, nécessitent une grande capacité d'absorption de l'énergie cinétique par déformation plastique, par exemple des pièces de véhicules. L'invention va maintenant être illustrée par un exemple qui ne limite pas le cadre de l'invention. Elément Si Mg Cu Fe Mn Cr Ti V Al & (en % de poids) impuretés Composition 1 0,30 0,90 0,20 0,22 0,12 0,05 0, 02 traces reste Composition 2 0,30 0,90 0,20 0,22 0,12 0,05 0,02 0, 10 reste Des alliages présentant les compositions 1 et 2 indiquées ci- dessus ont été coulés avant d'être homogénéisés, laminé à chaud, laminés à froid, soumis à un traitement thermique de mise en solution, trempés et vieillis. Leurs propriétés mécaniques ont été examinées dans l'état de trempe fraîche et dans l'état de sous-vieillissement, de vieillissement maximal et de survieillissement. La capacité d'absorption de l'énergie cinétique a été testée et a été jugée très acceptable pour une utilisation dans des articles ou des pièces pour absorber l'énergie cinétique par déformation plastique, en particulier pour des pièces de véhicules. REVENDICATIONS 1. Alliage d'aluminium caractérisé en ce qu'il contient, en pourcentages de poids: Si 0,1 0,45 Mg 0,4 1,20 Cu 0,1 0,25 Fe maxi 0,40 Mn maxi 0,4 Cr maxi 0,10 Ti maxi 0,1 V maxi 0,25 impuretés, maxi 0,05 chacune, total maxi 0,15, Al reste. 2. Alliage d'aluminium selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Mg est de 0,50 à 1,10% en poids, et de préférence de 0,70 à 1, 10% en poids. 3. Alliage d'aluminium selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Mg est de 0,8 à 1,10% en poids. 4. Alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en V est de 0,05 à 0,20% en poids, et de préférence de 0,05 à 0,15% en poids. 5. Alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Si est de 0,15 à 0,40% en poids, et de préférence de 0,20 à 0,40% en poids. 6. Alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Cu est de 0,15 à 0,25% en poids. 7. Alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Ti est au maximum de 0, 05% en poids. 8. Alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Fe est de 0,10 à 0,30% en poids. 9. Alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Mn est de 0,10 à 0,30% en poids, de préférence de 0,10 à 0,20% en poids. 10. Alliage d'aluminium selon la revendication 9, caractérisé en ce que la teneur en Mn est de 0,10 à 0,15% en poids. 11. Produit laminé, de préférence produit en tôle, en alliage selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 10. 12. Pièce destinée à absorber l'énergie cinétique par déformation plastique, constituée à l'aide du produit laminé selon la revendication 11. 13. Pièce de véhicule destinée à absorber l'énergie cinétique par déformation plastique, réalisée à l'aide du produit laminé selon la revendication 11. 14. Procédé de fabrication d'un produit laminé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives de: a. coulée, b. préchauffage ou homogénéisation, c. laminage à chaud, d. laminage à froid, e. homogénéisation ou traitement thermique de mise en solution, f. trempe, g. vieillissement. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'homogénéisation est effectuée à une température de 450 à 600 C, et de préférence 20 de 500 à 575 C.