Brevet FR3042508A1 — publié le 20170421

TOLES MINCES EN ALLIAGE ALUMINIUM-MAGNESIUM-ZIRCONIUM POUR APPLICATIONS AEROSPATIALES Domaine de l'invention L'invention concerne des produits corroyés en alliage d'aluminium et de magnésium (type Al-Mg, connu également sous le nom d'alliage d'aluminium de la série 5)00( selon l'Aluminium Association), plus particulièrement des produits en alliage Al-Mg-Zr présentant une résistance mécanique élevée et une bonne aptitude à la mise en forme. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication ainsi que l'utilisation de ces produits destinés aux transports et en particulier à la construction aéronautique et spatiale. Etat de la technique Des produits corroyés en alliage d'aluminium sont développés notamment pour produire des éléments de structure destinés à l'industrie du transport, en particulier à l'industrie aéronautique et à l'industrie spatiale. Pour ces industries, les performances des produits doivent sans cesse être améliorées et de nouveaux alliages sont développés pour présenter notamment une résistance mécanique élevée, une faible densité, une excellente résistance à la corrosion et une très bonne aptitude à la mise en forme. Une telle mise en forme complexe peut être réalisée à chaud, par exemple par fluage (creep forming). Les alliages Al-Mg ont été intensivement étudiés dans l'industrie du transport, notamment du transport routier et maritime, en raison de leurs excellentes propriétés d'emploi telles que la soudabilité, la résistance à la corrosion et la formabilité, notamment dans les états peu écrouis tels que l'état O et l'état H111. La désignation de 1 3042508 ces alliages suit les règles de The Aluminum Association, et celle des états métallurgiques est définie dans la norme européenne EN 515. Ces alliages présentent cependant une résistance mécanique relativement faible pour 5 l'industrie aéronautique et l'industrie spatiale. Il existe donc un besoin pour des produits corroyés en alliage Al-Mg présentant une faible densité ainsi que des propriétés améliorées par rapport à celles des produits connus, en particulier en termes de résistance mécanique, résistance à la corrosion et aptitude à la mise en forme. De tels produits doivent de plus pouvoir être obtenus selon 10 un procédé de fabrication fiable, économique et facilement adaptable à une ligne de fabrication conventionnelle. Objet de l'invention 15 Un premier objet de l'invention est un produit corroyé en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Mg : 4,0-5,5 ; Li: 0,4- 0,7; Mn : 0,5-0,9 ; Zr : 0,08-0,15 ; Si : 0.4), un alliage d'aluminium commence à recristalliser (R. Develay . Traitements thermiques des 10 alliages d'aluminium. Techniques de l'Ingénieur, 1986, vol. M1290, p.11 / G. E. Tooten, D. S. MacKenzie. Handbook of Aluminum - Volume 2 : Alloy production and materials manufacturing, 2005, p.202). Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258 s'appliquent. Dans le cadre de la présente invention, on appelle « élément de structure » ou « élément 15 structural » d'une construction mécanique une pièce mécanique pour laquelle les propriétés mécaniques statiques et/ou dynamiques sont particulièrement importantes pour la performance de la structure et pour laquelle un calcul de structure est habituellement prescrit ou réalisé. Il s'agit typiquement d'éléments dont la défaillance est susceptible de mettre en danger la sécurité de ladite construction, de ses utilisateurs, 20 de ses usagers ou d'autrui. Pour un avion, ces éléments de structure comprennent notamment les éléments qui composent le fuselage (tels que la peau de fuselage, (fuselage skin en anglais), les raidisseurs ou lisses de fuselage (stringers), les cloisons étanches (bulkheads), les cadres de fuselage (circumferential frames), les ailes (tels que la peau de voilure extrados ou intrados (upper or lower wing skin), les raidisseurs 25 (stringers ou stiffeners), les nervures (ribs), les longerons (spars), les profilés de plancher (floor beams) et les rails de sièges (seat tracks)) et l'empennage composé notamment de stabilisateurs horizontaux et verticaux (horizontal or vertical stabilisers), ainsi que les portes. 5 3042508 Le produit corroyé en alliage d'aluminium selon l'invention a la composition particulière, en % en poids, suivante : Mg : 4,0-5,5 ; Li: 0,4 - 0,7; Mn : 0,5-0,9 ; Zr : 0,08-0,15; Si : REVENDICATIONS1. Produit corroyé en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Mg : 4,0-5,5 ; Li: 0,4-0,7; Mn : 0,5-0,9 ; Zr : 0,08-0,15 ; Si : 2. Produit corroyé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend, en % en poids, 4,4-5,3 ; préférentiellement 4,8 - 5,2 de Mg. 3. Produit corroyé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend, en % en poids, 0,4-0,6 de Li. 4. Produit corroyé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend, en % en poids, 0,6-0,9 de Mn. 5. Produit corroyé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend, en % en poids, 6. Produit corroyé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ayant une épaisseur de 0,5 et 30 mm, préférentiellement de 2 à 8 mm. 16 3042508 7. Produit corroyé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ayant à mi- épaisseur, pour une épaisseur de 0,5 et 30 mm, une microstructure essentiellement non recristallisée. 5 8. Produit corroyé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, présentant une dureté HV telle que 2 9. Procédé de fabrication d'un produit corroyé en alliage d'aluminium 10 comprenant les étapes successives : a) coulée d'une forme brute en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Mg : 4,0-5,5 ; Li: 0,4- 0,7; Mn : 0,5-0,9 ; 15 Zr : 0,08-0,15 ; Si : 10. Procédé selon la revendication 9 exempt de toute étape de déformation à froid 30 induisant une déformation plastique à froid cumulée supérieure ou égale à 2%. 17 3042508 11. Utilisation d'un produit corroyé selon l'une quelconques des revendications 1 à 8 ou obtenu selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, pour réaliser un élément de structure d'aéronef, préférentiellement une peau de fuselage. 5 12. Elément de structure d'aéronefs en alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Mg : 4,0-5,5 ; Li: 0,4 - 0,7; Mn : 0,5-0,9 ; Zr : 0,08-0,15 ; Si :