Brevet FR3092120A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium Domaine technique [0001] Le domaine technique de l'invention est un procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium, mettant en oeuvre une technique de fabrication additive. ART ANTERIEUR [0002] Depuis les années 80, les techniques de fabrication additive se sont développées. Elles consistent à mettre en forme une pièce par ajout de matière, ce qui est à l'opposé des techniques d'usinage, qui visent à enlever de la matière. Autrefois cantonnée au prototypage, la fabrication additive est à présent opérationnelle pour fabliquer des produits industriels en série, y compris des pièces métalliques. [0003] Le terme « fabrication additive » est défini selon la norme française XP E67-001 comme un "ensemble des procédés permettant de fabriquer, couche par couche, par ajout de matière, un objet physique à partir d'un objet numérique". La norme ASTM F2792 (janvier 2012) définit également la fabrication additive. Différentes modalités de fabrication additive sont aussi définies et décrites dans la norme ISO/ASTM 17296-1. Le recours à une fabrication additive pour réaliser une pièce en aluminium, avec une faible porosité, a été décrit dans le document W02015006447. L'application de couches successives est généralement réalisée par application d'un matériau dit d'apport, puis fusion ou frittage du matériau d'apport à l'aide d'une source d'énergie de type faisceau laser, faisceau électronique, torche plasma ou arc électrique. Quelle que soit la modalité de fabrication additive appliquée, l'épaisseur de chaque couche ajoutée est de l'ordre de quelques dizaines ou centaines de microns. [0004] D'autres méthodes de fabrication additive sont utilisables. Citons par exemple, et de façon non limitative, la fusion ou le frittage d'un matériau d'apport prenant la forme d'une poudre. Il peut s'agir de fusion ou de frittage laser. La demande de brevet US20170016096 décrit un procédé de fabrication d'une pièce par fusion localisée obtenue par l'exposition d'une poudre à un faisceau d'énergie de type faisceau d'électrons ou faisceau laser, le procédé étant également désigné par les acronymes anglosaxons SLM, signifiant "Selective Laser Melting" ou "EBM", signifiant "Electro Beam Melting". [0005] Les propriétés mécaniques des pièces d'aluminium obtenues par fabrication additive dépendent de l'alliage formant le métal d'apport., et plus précisément de sa composition ainsi que des traitements thermiques appliqués suite à la mise en oeuvre de la fabrication additive. 2 100061 La demanderesse a déterminé une composition d'alliage qui, utilisée dans un procédé de fabrication additive, permet d'obtenir des pièces aux performances mecaniques remarquables, sans qu'il soit nécessaire de mettre en oeuvre des traitements thermiques de type mise en solution et trempe. De plus, les pièces utilisées présentent des propriétés intéressantes de conductivité thermique ou de conductivité électrique. Cela permet de diversifier les possibilités d'applications de ces pièces. Exposé de l'invention [0007] Un premier objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une pièce comportant. une formation de couches métalliques successives, superposées les unes aux autres, chaque couche étant formée par le dépôt d'un métal d'apport, le métal d'apport étant soumis à un apport d'énergie de façon à entrer en fusion et à constituer, en se solidifiant, ladite couche, le procédé étant caractérisé en ce que le métal d'apport est un alliage d'aluminium comportant les éléments d'alliage suivant (% en poids) : [0008] - Zr : 0,5 % à 2,5 %, de préférence 0,8 % à 2,5 %, de préférence 1 % à 2,5 %, plus préférentiellement 1,3 % à 2,5 %. ; Fe : 0 % à 3 %, de préférence 0,5 % à 2,5 % ; éventuellement Si : 0,01 %, voire > 0,05 % ; Cu : 0,05 % à 0,5% ; Zr: 0,5 % à 2,5 % et Fe > 1 % ; Zr : 0,5 % à 2,5 % et Fe 1 % ; ou Zr et Fe auquel cas l'alliage est essentiellement constitué par trois éléments (AI, Zr et Fe). La présence de Fe dans l'alliage permet d'améliorer les propriétés mécaniques, qu'il s'agisse des propriétés mécaniques de traction ou la dureté. Par exemple Zr : 0,5 % à 2,5 % et Fe 0,5 %), au cours de la solidification de chaque couche, des grains équiaxes se formant en bas du cordon de lasage à partir de précipités AI3Zr primaires qui se forment dans le liquide. Les précipités Al2r primaires servent de germes, à partir desquels se forment des grains équiaxes d'aluminium. Le reste du cordon de lasagc se solidifie sous la forme de grains colonnaires qui croissent du bord vers le centre du cordon d'une manière radiale. Plus la teneur en Zr est élevée, plus la fi-action de grains équiaxes est importante et plus la fraction de grains colonnaires est faible. La présence d'une fraction suffisante de grains équiaxes est bénéfique pour éviter les fissurations de fin de solidification. [0049] Cependant, lorsque la teneur en Zr est