BRPI0411873B1

BRPI0411873B1 - elementos de estrutura para construção aeronáutica, fabricado a partir de pelo menos um produto trefilado, laminado ou forjado em liga de alumínio e processo de fabricação

Info

Publication number: BRPI0411873B1
Application number: BRPI0411873A
Authority: BR
Inventors: Fabrice Heymes; Frank Eberl; Julien Boselli; Timothy Warner
Original assignee: Alcan Rhenalu; Constellium France; Pechiney Rhenalu
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2016-11-22
Also published as: WO2005001149A2; DE04767427T1; EP1644546B1; US20050058568A1; US7452429B2; CA2528614A1; WO2005001149A3; BRPI0411873A; EP1644546A2; CA2528614C

Abstract

"produtos em ligas de al-zn-mg-cu com compromissos característicos mecânicos estáticos/tolerância aos danos melhorada". a presente invenção refere-se a um produto laminado ou forjado em liga de alumínio, caracterizado pelo fato de compreender (em percentagens mássicas): zn 6,7 - 7,5%, cu 2,0 - 2,8%, mg 1,6 - 2,2, um ou vários elementos escolhidos no grupo constituído de zr 0,08 - 0,20% , cr 0,05 0,05%, sc 0,01 - 0,50%, hf 0,05 - 0,20% v 0,02 - 0,20, fe + si < 0,20% outros elementos <243> 0,05% cada um e <243> 0,15% no total, o resto alumínio. esse produto apresenta um compromisso melhorado entre resistência mecânica estática e tolerância aos danos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELEMENTO DE ESTRUTURA PARA CONSTRUÇÃO AERONÁUTICA, FABRICADO A PARTIR DE PELO MENOS UM PRODUTO TREFILADO, LAMINADO OU FORJADO EM LIGA DE ALUMÍNIO E PROCESSO PARA SUA FABRICAÇÃO”.

Domínio técnico da invenção A presente invenção refere-se às ligas de tipo Al-Zn-Mg-Cu com compromissos característicos mecânicos estáticos/tolerância aos danos melhorada, assim como aos elementos estruturais para a construção aeronáutica, incorporando se mi produtos corroídos elaborados a partir dessas ligas. Estado da técnica Sabe-se que, quando da fabricação de semiprodutos e elementos estruturais para construção aeronáutica, as diversas propriedades buscadas não podem ser otimizadas todas ao mesmo tempo e umas independentemente das outras. Quando se modifica a composição química da liga ou os parâmetros dos processos de elaboração dos produtos, várias propriedades químicas podem mesmo mostrar tendências antagônicas, Esse é, às vezes, o caso das propriedades reunidas sob o termo "resistência mecânica estática" (notadamente a resistência à ruptura Rm e o limite de elasticidade Rpo,2) por um lado, e propriedades reunidas sob o termo "tolerância aos danos" (notadamente a tenacidade e a resistência ã propagação das fissuras), por outro lado. Certas propriedades de uso, como a resistência à fadiga, a resistência à corrosão, a aptidão à enfònmação e o alongamento è ruptura, estão ligadas de uma forma complicada e frequentemente imprevisível às propriedades {ou características) mecânicas. A otimização das propriedades de um material para construção aeronáutica faz, portanto, muito frequentemente, intervir um compromisso entre vários parâmetros-chaves.

As ligas de tipo Al-Zn-Mg-Cu (pertencentes à família das ligas 7xxx) são utilizadas comu mente em construção aeronáutica, e notadamente na construção das asas de aviões civis. Para os extradorsos das asas utilizam-se por exemplo um revestimento em chapas fortes em ligas 7150, 7055 ou 7449, e eventual mente enrijecedores em perfilados em ligas 7150,7050 e 7349. As ligas 7150, 7055, 7449 são também utilizadas para a fabricação de enrijecedores de fuselagem. A liga 7475 é utilizada às vezes para a fabricação de painéis intradorsos de empenagem, notadamente por usinagem de chapas fortes, enquanto que os enrijecedores intradorsos de empenagem são habitualmente em ligas de tipo 2xxx (por exemplo 2024, 2224, 2027).

Determinadas dessas ligas são conhecidas há decênios, como, por exemplo, as ligas 7075 e 7175 (teor em zinco entre 5,1 e 6,1% em peso), 7475 (teor em zinco entre 5,2 e 6,2%), 7050 (teor em zinco entre 5,7 e 6,7%), 7150 (teor em zinco entre 5,9 e 6,9%) e 7049 (teor em zinco entre 7,2 e 8,2%). Essas ligas apresentam diferentes compromissos entre tenacidade e limite elástico. O pedido de patente EP 0 257 167 A1 descreve uma liga desenvolvida especificamente para a fabricação por trefilação inversa dos corpos ocos resistentes à pressão. Essa liga tem a seguinte composição (em percentagem mássica): Zn 6,25-8,0 Mg 1,2-2,2 Cu 1,7-2,8 Zr < 0,05 Fe < 0,20 (Fe+Si)< 0,40 Cr 0,15-0,28 Mn < 0,20 Ti < 0,05.

Esses produtos não ultrapassam, no estado colocado em solução e revenido, valores de Rm = 530 MPa, valores de Rpo,2 = 480 MPa, e de A = 15,4%. O aumento do teor em zinco (a 8,0%), em Cu (a 2,2%) e em Mg (a 2,4%) leva a um aumento de Rm (até 570 MPa) e Rp0,2 (até 525 MPa), mas esses produtos têm um mal comportamento à explosão. O pedido de patente EP 0 589 807 A1 divulga uma garrafa com gás sob pressão com a composição Zn 6,9, Cu 2,3, Mg 1,9, Zr 0,11 que mostra no estado T73 as seguintes características mecânicas estáticas no sentido L: Rpo,2 = 392 MPa, Rm = 459 MPa, A = 15,2%. A patente US 5 865 911 (Aluminum Company of America) divulga uma liga de tipo Al-Zn-Cu-Mg com a seguinte composição: Zn 5,9-6,7, Mg 1,6-1,86, Cu 1,8-2,4, Zr 0,08-0,15 para a fabricação de elemento de estrutura para aviões. Esses elementos de estrutura são otimizados para mostrar uma forte resistência mecânica, tenacidade e resistência à fadiga. O pedido de patente WO 02/052053 descreve 3 ligas de tipo Al- Zn-Cu-Mg com a seguinte composição: Zn 7,3 Cu 1,6, Zn 6,7 Cu 1,9, Zn 7,4 Cu 1,9 e comportando cada uma Mg 1,5 Zr 0,11, assim como processos de tratamento termomecânico apropriados para a fabricação de elementos de estrutura para aviões.

Conhece-se, por outro lado, a liga 7040, cuja composição química normalizada é: Zn 5,7-6,7 Mg 1,7-2,4 Cu 1,5-2,3 Zr 0,05-0,12 Si < 0,10 Fe < 0,13 Ti <0,06 Mn < 0,04 outros elementos < 0,05 cada e < 0,15 no total.

Conhece-se, também a liga 7085, cuja composição química normalizada é.

Zn 7,0-8,0 Mg 1,2-1,8 Cu 1,3-2,0 Zr 0,08-0,15 Si < 0,06 Fe < 0,08 Ti < 0,06 Mn < 0,04 Cr < 0,04 outros elementos < 0,05 cada e < 0,15 no total.

Mais recentemente, a requerente constatou o interesse em reduzir a concentração em Cu e Mg em relação a uma liga tipo 7050 (ver EP 0 876 514 B1). Para uma chapa forte, o compromisso entre tenacidade e resistência mecânica é assim melhorado.

Problema apresentado O problema ao qual tenta responder a presente invenção é de propor um novo produto corroído em liga de tipo Al-Zn-Mg-Cu, permitindo atingir níveis muito elevados de resistência mecânica estática, apresentando um nível suficiente em outras propriedades de uso, notadamente a tenacidade, a resistência à corrosão e a resistência à propagação das fissuras de fadiga (fissuração).

Objetos da invenção Um primeiro objeto da presente invenção é constituído por um produto trefilado, laminado ou forjado em liga de alumínio, caracterizado pelo fato de compreender (em percentagens mássicas): Zn 6,7-7,5% Cu 2,0-2,8% Mg 1,6-2,2% um ou vários elementos escolhidos no grupo constituído de: Zr 0,08-0,20% Cr 0,05-0,25% Sc 0,01-0,50% Hf 0,05-0,20% V 0,02-0,20% Fe + Si < 0,20% outros elementos < 0,05% cada um e < 0,15% no total, o resto alumínio.

Um outro objeto da presente invenção é um processo de fabricação para se obter esse produto.

Ainda um outro objeto da presente invenção é um elemento de estrutura de aeronave que incorpora pelo menos um desses produtos, e no-tadamente um elemento de estrutura utilizado na construção da empenagem de aviões civis, tal como um enrijecedor, e em particular um enrijecedor de intradorso da empenagem.

Descrição das figuras A figura 1 mostra a seção de perfilados em "I", cuja fabricação é descrita no exemplo 1. 1 = ramificação espessa, 2 = espessura da ramificação espessa 1,3 = sola/calço 3, 4 = espessura da sola/calço, 5 = ramificação longa, 6 = altura, 7 = largura. A figura 2 mostra a seção de perfilados, cuja fabricação é descrita nos exemplos 3 e 5. A figura 3 mostra a seção de perfilados em "T invertido", cuja fabricação é descrita no exemplo 4 (mesmos símbolos que a figura 1,8 = largura de reforço).

Descrição da invenção a) Terminologia Salvo menção contrária, todas as indicações relativas à composição química das ligas são expressas em percentagem mássica. Por conseguinte, em uma expressão matemática, "0,4 Zn" significa: 0,4 vezes o teor em zinco, expresso em percentagem mássica; isto se aplica mutatis mutan-dis aos outros elementos químicos. Salvo indicação contrária, todas as composições químicas indicadas na presente descrição e os exemplos foram determinadas sobre amostras obtidas por retirada de uma amostra representativa de metal líquido no decorrer da fundição, seguida da solidificação do metal líquido retirado em uma forma que assegura uma boa homogeneidade da concentração dos elementos no sólido. A determinação da concentração dos elementos químicos foi feita por espectroscopia aos raios X sobre sólido ou por análise em solução. A designação das ligas segue as regras da Alu-minum Association, conhecidas do técnico. Os estados metalúrgicos são definidos na norma europeia EN 515. A composição química de ligas de a-lumínio normalizadas é definida, por exemplo, na norma EN 573-3. Salvo menção contrária, as características mecânicas estáticas, isto é, a resistência à ruptura Rm, o limite elástico Rp0,2 e o alongamento à ruptura A, são determinadas por um teste de tração segundo a norma EN 10002-1, o local e o sentido da retirada das amostras sendo definidos na norma EN 485-1. O limite elástico em compressão foi medido por um teste segundo ASTM E9. A tenacidade K|C foi medida segundo a norma ASTM E 399. A curva R é determinada segundo a norma ASTM 561-98. A partir da curva R, calcula-se o fator de intensidade de esforço crítico Kc, isto é, o fator de intensidade que provoca a instabilidade da fissura. Calcula-se também o fator de intensidade de esforço Kco, afetando na carga crítica o comprimento inicial da fissura, no começo do carregamento monótono. Esses dois valores são calculados para uma amostra de forma desejada. Kapp designa o Kco correspondente à a-mostra que serviu para fazer o teste de curva R. A resistência à corrosão esfoliante foi determinada segundo o teste EXCO descrito na norma ASTM G34.

Salvo menção contrária, as definições da norma europeia EN 12258-1 se aplicam. O termo "chapa" é utilizado no caso para produtos laminados de qualquer espessura. O termo "usinagem" compreende qualquer processo de retirada de matéria, tal como o torneamento, a fresagem, a abertura de orifícios, a perfuração, a regulagem, a eletroerosão, a retificação, o polimento. O termo "produto trefilado" compreende também os produtos que foram estirados após trefilação, por exemplo por estiramento a frio através de uma fieira. Ele compreende também os produtos trefilados. O termo "elemento de estrutura" se refere a um elemento utiliza- do em construção mecânica para o qual as características mecânicas estáticas e/ou dinâmicas têm uma importância particular para o desempenho e a integridade da estrutura, e para o qual um cálculo da estrutura é geralmente prescrito ou feito. Trata-se tipicamente de uma peça mecânica, cuja falha é capaz de colocar em perigo a segurança dessa construção, de seus usuários, ou de outros. Para um avião, esses elementos de estrutura compreendem notadamente os elementos que compõem a fuselagem, tais como o revestimento de fuselagem (fuselagem skin em inglês) os enrijecedores ou longarinas de fuselagem (stringers), as divisórias estanques (bulkheads), as armações de fuselagem (circumferential frames), as asas tais como o revestimento de empenagem (wing skin), os enrijecedores (stringers ou stiffeners), as nervuras (ribs) e longarinas (spars) e empenagem composta notadamente de estabilizadores horizontais e verticais (horizontal or vertical stabilisers), assim como os perfilados de piso (floor beams), os trilhos de bancos (seat tracks) e as portas. O termo "elemento de estrutura monolítica" se refere a um elemento de estrutura que foi obtido a partir de uma única peça de semi-produto laminado, trefilado, forjado ou moldado, sem ligação, tal como rebite, soldagem, colagem, com outra peça.

Na determinação dos tempos de revenido à temperatura determinada, utiliza-se a noção de tempo equivalente a uma temperatura de referência (por exemplo a 160 °C). O cálculo abaixo dá a fórmula utilizada: na qual: TEQ (160 °C) é o tempo equivalente a 160 °C correspondente a um revenido de uma duração de treaL a T2reai (em °K), na qual Q é uma energia de ativação de 132000 kJ/mol e R=8,31 kJ/mol (°K). b) Descrição detalhada da invenção De acordo com a invenção, o problema é resolvido pela combinação entre um ajuste fino do teor em elementos de liga e das condições do tratamento térmico, notadamente da homogeneização das formas brutas, assim como da colocação em solução e do revenido dos produtos obtidos por transformação a quente.

No processo, de acordo com a invenção, prepara-se inicialmente uma liga com a seguinte composição: Zn 6,7-7,5 (de preferência 6,9 - 7,3);

Cu 2,0-2,8 (de preferência 2,2 - 2,6);

Mg 1,6-2,2 (de preferência 1,8- 2,0); um ou vários elementos escolhidos no grupo constituído de: Zr 0,08-0,20% Cr 0,05-0,40% Sc 0,01-0,50% Hf 0,05-0,60% V 0,02-0,20% Fe + Si < 0,20% e preferencialmente <0,15; outros elementos < 0,05% cada um e < 0,15% no total, o resto alumínio.

No âmbito da presente invenção, o teor em elementos de liga não deve ultrapassar de forma significativa seu limite de solubilidade, pois caso contrário, observa-se a persistência de fases intermetálicas, quando da colocação em solução que podem prejudicar a tolerância aos danos. Para um teor em magnésio determinado, o teor em cobre pode ser levado a um nível bastante próximo do limite de solubilidade que depende do teor em magnésio. Assim, prefere-se uma composição na qual 3,8 < Cu+Mg < 4,8 e, de maneira preferencial, 3,9 < Cu + mg < 4,7. Em uma realização vantajosa da invenção, escolhe-se 4,0 < Cu + Mg < 4,8. Em uma outra realização vantajosa, escolhe-se 4,1 < Cu + Mg < 4,7.

Abaixo de um teor em magnésio de aproximadamente 1,6%, constata-se um risco de formação de fendas, quando da fundição, e prefere-se um teor mínimo de aproximadamente 1,7% ou mesmo 1,8%. A relação Cu/Mg deve ser de pelo menos 1,0 a fim de se conseguir um bom compromisso de propriedades, e notadamente uma boa tolerância aos danos, mas não deve ultrapassar 1,5 para assegurar uma enformação aceitável. Prefere-se que esteja compreendido entre 1,1 e 1,5, e ainda mais preferencialmente entre 1,1 e 1,4. A requerente constatou que acima de um teor em magnésio de aproximadamente 2,2% não se obtêm mais propriedades de tenacidade a- ceítáveis.

Em uma realização vantajosa da invenção, escolhe-se o teor em magnésio e cobre, tal que 4,2 < Cu + Mg < 4,7 e Cu / Mg compreendido entre 1,15 e 1,45. O acréscimo de zircônio à altura de 0,08 - 0,20% limita a recris-talização. Esse papel pode ser exercido também por outros elementos, tais como o cromo (0,05 - 0,40%), o escândio (0,01 - 0,50%), o háfnio (0,05 -0,60%) ou o vanádio (0,02 - 0,20%). Um teor em Zr que não ultrapassa 0,15% é preferido, para evitar a formação de fases primárias. Quando vários desses elementos anti-recristalizantes são acrescentados, sua soma é limitada pelo aparecimento do mesmo fenômeno. Em uma realização vantajosa, acrescenta-se apenas zircônio. O cromo é sobretudo adaptado aos produtos finos.

Pode-se também acrescentar até 0,8% de manganês como elemento anti-recristalizante. Em qualquer situação, é preferível que a soma dos elementos anti-recristalizantes não ultrapasse aproximadamente 1%.

Essa liga é em seguida fundida, segundo uma das técnicas conhecidas do técnico para se obter uma forma bruta, tal como uma esfera de trefilação ou uma placa de laminação. Essa forma bruta é em seguida homogeneizada. A finalidade desse tratamento térmico é triplo: (I) dissolver as fases solúveis grosseiras formadas na solidificação, (II) reduzir os gradientes de concentração, a fim de facilitar a etapa de colocação em solução e (III) precipitar os dispersóides a fim de limitar/suprimir os fenômenos de recrista-lização, durante a etapa de colocação em solução. A requerente constatou que a liga, de acordo com a invenção, era caracterizada por uma temperatura de fim de solidificação particularmente baixa em relação às ligas de tipo 7040, 7050 ou 7475. O mesmo acontece com a temperatura acima da qual se observa a fusão parcial da liga ao equilíbrio termodinâmico (temperatura dita em solidus). Por essas razões, uma homogeneização com uma elevação rápida a uma única temperatura gera um risco de queimadura, e não dá uma dissolução satisfatória das partículas. Uma homogeneização em pelo menos duas etapas permite diminuir esse risco e melhora o resultado. Em um modo de realização preferido, efetua-se a homogeneização em duas e-tapas, com uma primeira etapa entre 452 e 473 °C, tipicamente durante um período compreendido entre 4 e 30 horas (preferencialmente entre 4 e 15 horas), seguida de uma segunda etapa entre 465 e 484 °C, e preferencialmente entre 467 e 481 °C, tipicamente por um período compreendido entre 4 e 30 horas (preferencialmente entre 4 e 16 horas). Em um modo de realização particular, a primeira etapa é efetuada entre 457 e 463 °C, e a segunda entre 467 e 474 °C. Em um outro modo de realização, efetua-se a homogeneização em uma só etapa com uma elevação linear a 40 °C por hora até uma temperatura compreendida entre 467 e 481 °C, preferencialmente entre 471 e 481 °C, e tipicamente durante um período compreendido entre 4 e 30 horas.

Também é possível fazer a homogeneização em três intervalos. A homogeneização pode também ser feita em uma única etapa, com uma elevação em temperatura inferior a 200 °C/h, e preferencialmente entre 20 e 50 °C/h até um intervalo de 465 e 484 °C, e preferencialmente entre 471 e 481 °C. A forma bruta é em seguida transformada a quente, para formar produtos trefilados (notadamente barras, tubos ou perfilados) , chapas laminadas a quente ou peças forjadas. A trefilação é feita, de preferência a uma temperatura de trefilação compreendida entre 380 e 430 °C e preferencialmente entre 390 e 420 °C, por um dos processos conhecidos do técnico, tais como trefilação direta ou trefilação inversa. Prefere-se que a transformação a quente por trefilação se faça com uma temperatura da peça em bruto compreendida entre 400 e 460°C, e preferencialmente compreendida entre 420 e 440°C.

Pode assim obter produtos trefilados que não mostrem em nenhuma parte uma camada cortical de grão grosso de uma espessura superior a 3 mm, e preferencialmente limitada a 1 mm, notadamente no caso dos produtos trefilados menos espessos. A transformação a quente pode eventualmente ser seguida de uma transformação a frio. A título de exemplo, podem-se fabricar tubos trefi- lados e estirados. Pode(m)-se também considerar, no caso dos produtos laminados, um ou vários passes de laminação a frio. Isto nâo é normalmente útil para produtos laminados de uma espessura superior a 10 mm, para os quais a composição considerada no âmbito da presente invenção se presta particularmente bem para isso.

Os produtos obtidos são em seguida colocados em solução. Em uma realização preferida da invenção, aumenta-se a temperatura de forma contínua por um período compreendido entre 2 e 6 horas e preferencialmente por cerca de 4 horas, até uma temperatura compreendida entre 470 e 500 °C (preferencialmente que não ultrapassa 485 °C), preferencialmente entre 474 e 484 °C, e ainda mais preferencialmente entre 477 e 483 °C, e mantêm o produto a essa temperatura durante um período compreendido entre 1 e 10 horas, e preferencialmente cerca de 2 a 4 horas. Em seguida, os produtos são temperados, de preferência em um meio de têmpera de preferência líquido, tal como a água, esse líquido tendo preferencialmente uma temperatura que não ultrapassa 40 °C.

Em seguida, os produtos podem ser submetidos a uma tração controlada com um alongamento permanente da ordem de 1 a 5 %, e preferencialmente 1,5 a 3 %.

Em seguida, os produtos são submetidos a um tratamento de revenido, que influi de forma importante sobre as propriedades finais do produto. A requerente constatou que um revenido com duplo intervalo davam bons resultados. Todavia, o revenido pode ser realizado em 3 etapas, ou como revenido "em rampa" (ramp annealing). Pode-se mesmo considerar um revenido em uma única etapa.

Para um processo em duas etapas, um primeiro intervalo compreendido entre 110 e 130 °C é conveniente. Em uma realização vantajosa da presente invenção, o primeiro intervalo se situa entre 115 e 125 °C. Para esse intervalo de temperatura preferida, pode-se utilizar um tempo de tratamento equivalente TEQ (160 °C) compreendido entre 0,1 e 2 horas, e preferencialmente entre 0,1 e 0,5 horas. O segundo intervalo se situa vantajosamente entre 150 e 170 °C. Segundo as constatações da requerente, caso se vise a otimizar o compromisso entre R0 2 e Kapp, o tempo de tratamento equivalente TEQ (160 °C) para esse segundo intervalo está vantajosamente compreendido entre 4 e 16 horas, e preferencialmente compreendido entre 6 e 12 horas. Caso se vise a otimizar o compromisso entre Ro,2 e K!C, um segundo intervalo mais longo a uma temperatura compreendida entre 150 e 170 °C é preferível, por exemplo um tempo de tratamento equivalente TEQ (160 °C) compreendido entre 16 e 30 horas. Em uma realização vantajosa, efetuou-se 0 segundo intervalo a uma temperatura de 160 °C, durante 24 horas.

Em um primeiro modo de realização particular, a temperatura do segundo intervalo está compreendida entre 155 e 165 °C. O controle da duração desse segundo intervalo é particularmente importante para as propriedades finais do produto. Em uma realização particularmente vantajosa desse primeiro modo de realização particular, o segundo intervalo se situa entre 157 e 163 °C, e sua duração está compreendida entre 6 e 10 horas. Em um outro modo de realização particular da invenção, o segundo intervalo é efetuada a uma temperatura um pouco mais baixa, compreendida entre 150 e 160 °C.

Caso se considere um revenido com um único intervalo, utilizar-se-á vantajosamente uma temperatura da ordem de 115 a 145 °C para uma duração da ordem de 4 a 5 horas, por exemplo 48 horas a 120 °C. A título de exemplo, pode-se utilizar um tempo de tratamento equivalente TEQ (160 °C) da ordem de 0,6 horas a 1,20 horas. Esses tratamentos com um único intervalo permitem obter produtos no estado T6.

No caso dos perfilados, as características mecânicas estáticas são tipicamente medidas na ramificação ("leg") a mais longa do perfilado. O mesmo acontece com amostras para as medidas de corrosão. As amostras para avaliar a tolerância aos danos são retiradas em uma zona achatada de largura suficiente que inclui, quando possível, a ramificação mais longa, essa zona sendo comumente chamada o calço do perfilado. No caso das chapas, foram retiradas as amostras para a medida das características mecânicas estáticas à profundidade preconizada pela norma EN 485-1: 1993 (cláusula 6.1.3.4). O processo, de acordo com a invenção, leva a produtos novos que têm características particularmente interessantes para a construção aeronáutica. Esses produtos podem se apresentar sob a forma de chapas, no-tadamente chapas espessas, ou perfilados, ou ainda peças forjadas. Mais particularmente, a presente invenção permite realizar perfilados espessos utilizáveis como enrijecedores de empenagem. Esses produtos têm um limite de elasticidade Rpo,2(l) de pelo menos 550 MPa e, de preferência, de pelo menos 580 MPa e um KapP(L-T), medido segundo ASTM E 561-98 sobre uma amostra de tipo "center-crack tension panel”(denominado também "middle-cracked tension panei") de largura W=100 mm de pelo menos 75 MPaVm, preferencialmente de pelo menos 78 MPaVm e ainda mais preferencialmente de pelo menos 80 MPaVm. O técnico sabe que a escolha da largura W da amostra afeta o valor de Kapp, obtido.

Uma vantagem importante do produto, de acordo com a invenção, é o fato de o valor de Κ3ρρ(ι_-τ), determinado conforme indicado acima, ser sensivelmente o mesmo a aproximadamente 20 °C e a aproximadamente -50 °C, sabendo-se que - 50 °C é uma temperatura ambiente típica, quando do voo de um avião civil de reação. Mais precisamente, esse valor de KapP(L-T) não diminui de mais do que 3%, quando se passa de aproximadamente de 20 °C para aproximadamente - 50 °C. Em uma realização preferida da presente invenção, ela não diminui inteiramente. Sabe-se que em certas ligas da série 7xxx, a tenacidade diminui com a temperatura. A título de e-xemplo, foi descrito que chapas em 7475 T7651 mostram uma baixa de 25% da tenacidade (determinada a partir de curvas R sobre painéis de espessura B = 6 mm no sentido L-T) entre aproximadamente 20 °C e cerca de - 50 °C (ver P.R.Abelkis et al., Proceedings of "Fatigue at low Temperatures", Louis-ville, Kentucky, 10 mai 1983, páginas 257 - 273 (editor ASTM)). Nas mesmas condições, chapas fortes em 7050 T7451 mostram uma baixa de Kic, ou Kq, no sentido L-T ou T-L de pelo menos 5% (ver W.F. Brown et al., Aerospace Materials Handbook, published by CINDAS (USAF CRDA Handbook Opera-tion, Purdue University, 1997)). Enquanto que é conhecido que as caracterís- ticas mecânicas estáticas Rpo,2 e Rm das ligas da série 7xxx tendem a aumentar, quando a temperatura baixa de aproximadamente 20 °C a aproximadamente - 50 °C, o que assegura uma garantia complementar da estrutura a essa temperatura, a baixa da tenacidade das ligas da série 7xxx, segundo o estado da técnica(que a requerente constatou, por exemplo para chapas em 7075 T7351, 7475 T7351, 7475 T7651 e 7475 sub-revenido, à razão de aproximadamente 2 a 10%) deve ser considerada quando do di-mensionamento dos elementos de estrutura. O produto, de acordo com a invenção, não mostra baixa significativa (isto é, superior a 2%) da tenacidade à baixa temperatura.

Em uma realização vantajosa da presente invenção, o produto é um enrijecedor de intradorso de empenagem, que apresenta o conjunto de seguintes propriedades (medidas à meia-espessura e a uma temperatura de aproximadamente 20 °C): Uma resistência à ruptura Rm(L) de pelo menos 585 MPa, um limite de elasticidade Rpo,2(L), medido por um teste de tração e por um teste de compressão, de pelo menos 555 MPa, um alongamento à ruptura A(L> de pelo menos 9%, um KapP(L-T) medido sobre amostras CCT com W = 100 mm de pelo menos 88 MPaVm, uma resistência à fadiga (fatigue crack growth resistancé) AKL-t de pelo menos 27 MPaVm a R=0,1 e uma velocidade de propagação de fissura de 2,5 10'3 mm/ciclo, uma resistência à fadiga de pelo menos 105 ciclos com R=0,1, Kt = 3 e amax = 22 ksi(151,7 MPa), uma resistência à corrosão esfoliante de pelo menos EB (e preferencialmente pelo menos EA), e uma propagação de fissura na direção S-L em meio corrosivo (determinado pelo método dito DCB (double cantilever beam), segundo EN ISO 7539-6) não ultrapassando 10‘8 m/s. A invenção permite obter um produto que mostra pelo menos um conjunto de propriedades (medidas a aproximadamente 20 °C) selecionado no grupo formado pelos cinco conjuntos: (a) um limite de elasticidade Rpo,2(l) de pelo menos 480 MPa (e preferencialmente de pelo menos 500 MPa), uma resistência à ruptura Rm(L) de pelo menos 530 MPa (e preferencialmente de pelo menos 555 MPa) e um Kic(l-t) de pelo menos 36 MPaVm (e preferencialmente de pelo menos 40 MPaVm e ainda mais preferencialmente de pelo menos 44 MPaVm); (b) um limite de elasticidade Rpo,2(l) de pelo menos 550 MPa (e preferencialmente de pelo menos 580 MPa, e ainda mais preferencialmente de pelo menos 600 MPa) e um KapP(L-T) medido com W = 100 mm) de pelo menos 80 MPaVm (e preferencialmente de pelo menos 83 MPaVm, e ainda mais preferencialmente de pelo menos 87 MPaVm); (c) um limite de elasticidade Rpo,2(l> de pelo menos 550 MPa (e preferencíalmente de pelo menos 580 MPa) e uma velocidade de propagação de fissura da/dn não ultrapassando 3 10'3 mm/ciclo (e preferencialmente não ultrapassando 2,5 10'3 mm/ciclo) para ΔΚ = 27 MPaVm; (d) um limite de elasticidade Rpo,2(l> de pelo menos 550 MPa (e preferencialmente de pelo menos 580 MPa), uma resistência à ruptura Rm(L) de pelo menos 580 MPa (e preferencialmente de pelo menos 600 MPa) e um KapP(L-T) medido com W = 100 mm de pelo menos 80 MPaVm (e preferencialmente de pelo menos 83 MPaVm), e ainda mais preferencialmente de pelo menos 87 MPaVm); (e) uma resistência à ruptura Rm(L) de pelo menos 580 MPa (e preferencialmente de pelo menos 600 MPa e ainda mais preferencialmente de pelo menos 620 MPa) e de um KapP(L-T) medido com W = 100 mm de pelo menos 80 MPaVm (e preferencialmente de pelo menos 83 MPaVm, e ainda mais preferencialmente de pelo menos 87 MPaVm).

De acordo com o modo de realização particular, esse produto pode mostrar, além disso, pelo menos uma propriedade selecionada num grupo formado por: (a) um alongamento à ruptura A(L) de pelo menos 9%, e preferencialmente de pelo menos 12%; (b) uma resistência à corrosão esfoliante medida segundo ASTM G34 de pelo menos EB. A título de comparação, os enrijecedores intradorsos de empe-nagem em liga AA2027 T3511, conforme o estado da técnica, têm tipicamente as seguintes propriedades: Rm(L): aproximadamente 545 MPa, Rpo,2(L> em tração: aproximadamente 415 MPa; RPo,2(L) em compressão: aproximadamente 400 MPa alongamento à ruptura A(L): aproximadamente 16% Kic(l-t): aproximadamente 48 MPaVmcom uma amostra CT com W = 2B, Kapp (L-T)(W = 100 mm, B = 6,35 mm): aproximadamente 75 MPaVm Resistência à corrosão esfoliante: EB.

Constata-se, portanto, que a invenção permite aumentar sobretudo a resistência à ruptura e o limite elástico, mantendo as outras propriedades de uso a um nível pelo menos comparável. A diminuição do alongamento à ruptura não é um inconveniente para essas aplicações, que não exigem normalmente um valor particularmente elevado; caso se perceba em certos casos um pequeno inconveniente associado a essa baixa, ele é muito amplamente compensado pelo aumento da resistência mecânica. O produto, de acordo com a invenção, é particularmente adaptado à fabricação de elementos de estrutura, cuja largura efetiva a considerar face a um dimensionamento em tenacidade ou em fissuração é limitada por fatores geométricos da estrutura na qual esses elementos de estrutura devem se integrar, por exemplo por uma concepção que limita efetivamente a largura dos painéis fora enrijecedores. Nesse caso, o produto ótimo, de a-cordo com a invenção, corresponde àquele que oferece a resistência mecânica estática máxima, assegurando uma tenacidade suficiente para assegurar que a resistência residual da peça em presença de uma fissura seja limitada pela resistência estática do produto, até mesmo uma combinação de resistência mecânica estática e tenacidade, e não possua tenacidade intrínseca.

Um produto particularmente preferido, de acordo com a invenção, é um enrijecedor de empenagem, obtido por trefilação, por exemplo um enrijecedor intradorso. Um outro produto vantajoso é uma armação de fuselagem.

No âmbito da presente invenção, foram fabricados mais trefila-dos com uma camada cortical (camada periférica de grãos recristalizados) no centro das ramificações longas que resta: a) inferior a 3,0 mm independentemente da seção; ou b) inferior a 1,5 mm para seções de largura inferior a igual a 50 mm, ou c) inferior a e/4 mm (na qual e é a espessura) para seções de largura inferior ou igual a 10 mm.

Uma outra vantagem do produto, de acordo com a invenção é a possibilidade da enformação do revenido. Sabe-se que os elementos de estrutura aeronáutica devem ter formas precisas ditadas pelo aerodinamismo. Essas geometrias podem ser obtidas por enformação a frio. Nesse caso, se a liga necessita de um tratamento de revenido, este poderá ser feito após a enformação, a fim de se beneficiar de um metal mais dúctil e mais fácil de enformar. Essas geometrias podem ser obtidas por enformação, quando do tratamento térmico de revenido. Nesse caso, o metal é entregue em um estado metalúrgico intermediário, tipicamente após um primeiro intervalo de revenido. Esse processo vantajoso em termos de custo e de reprodutibilida-de só é possível com produtos que comportam um tratamento de revenido que permite uma enformação eficaz. As ligas 2xxx T351x utilizadas para os enrijecedores e painéis de empenagem não permitem utilizar esse processo, já que não sofrem tratamento de revenido. Ao contrário, o produto, de acordo com a invenção é particularmente adaptado à fabricação de elementos de estrutura que devem sofrer uma enformação ao revenido durante o segundo intervalo de revenido. O produto, de acordo com a invenção, graças a seu compromisso de propriedades, é muito interessante para as aplicações que exigem, ao mesmo tempo, uma elevada resistência mecânica, e uma elevada tolerância face às sobrecargas ocasionais, sem levar à ruptura brutal da peça. Além dos elementos de estrutura para aeronave, os produtos, de acordo com a invenção, foram utilizados para a fabricação de outras peças ou elementos de estrutura que respondem a elevadas exigências de segurança. A título de exemplo, a requerente fabricou por trefilação, seguida eventualmente de um estiramento a frio, tubulações para a fabricação de armações, garfos e gui-dões de (bicicletas, triciclos, motos, etc.) ou de bastões de baseball. Para essas aplicações, mostrou-se ser vantajoso acrescentar à liga um baixo teor em escândio e/ou háfnio, por exemplo entre 0,15 e 0,60% de escândio e a-proximadamente 0,50% de háfnio. Escolhe-se, de preferência, um processo de fabricação que leva a uma estrutura fibrada dos tubos. A invenção será melhor compreendida com o auxílio dos exemplos, que não têm todavia caráter limitativo.

Exemplos Exemplo 1: Fundiram-se por fundição semicontínua esferas de trefilação de diâmetro 291 mm (liga A), cuja composição é indicada na tabela 1. Essas esferas foram homogeneizadas em duas etapas: 1.13 horas a 460 °C

2. 14 horas a 470 °C

Tabela 1 O teor em Cu, Mg e Zn foi determinado por simples análise química após dissolução de uma parte da amostra, enquanto que os outros e-lementos foram determinados por espectroscopia aos raios X sobre sólido.

Foram trefilados perfilados de seção "Γ (ver a figura 1: espessura da ordem de 17 mm a 22 mm, largura da ordem de 160 mm e altura da ordem de 80 mm) a partir de esferas raspadas de diâmetro de 270 mm, a uma temperatura de peças em bruto compreendida entre 390 e 410 °C e uma temperatura de recipiente compreendida entre 400 a 420 °C, com uma velocidade de saída de aproximadamente 0,5 m/mm. Os perfilados foram colocados em solução, aumentando durante um período de 3 horas a temperatura de forma contínua até 481 + 3 °C e mantendo-os a essa temperatura durante 6 horas, depois imersos em água entre 22 e 25 °C e tracionados com uma deformação permanente compreendida entre 1,5 e 3%. Em segui- da fez-se um tratamento de sobre-revenido para serem obtidos produtos no estado T76. O sobre-revenido foi feito em duas etapas: inicialmente, a 120 °C durante 6 horas, depois a 160 °C por uma duração variável. A espessura da camada recristalizada com grãos grossos medida no centro do calço é inferior a 1 mm. Para caracterizar os produtos obtidos, foram determinadas suas características mecânicas estáticas (Rm, Rpo,2, A), segundo EN 10001-2, sua resistência à corrosão esfoliante segundo ASTM G34, (teste dito "Ex-co"), sua resistência à corrosão sob esforço segundo ASTM G 47, sua velocidade de propagação de fissuras, segundo ASTM E647 (teste dito "da/dn") no sentido T-L ou L-T para um valor ΔΚ de 50 MPaVm e uma relação de cargas R = 0,1 e seu fator de intensidade de Kapp,(parâmetro dito "K aparente"). Este foi calculado, utilizando-se a carga máxima medida durante o teste segundo ASTM E561-98 sobre amostras de largura W igual a 100 mm, e o comprimento de fissura inicial (em fim de pré-fissuração) nas fórmulas indicadas pela norma citada. A tabela 2 mostra a influência da duração da segunda etapa de revenido sobre certas propriedades medidas em fim de perfilado; as características mecânicas tendo sido medidas a 20 °C. Os resultados do teste de tração foram obtidos sobre a amostra de seção circular, diâmetro 10 mm, à meia espessura e meia largura na ramificação longa. Os resultados de tenacidade Klc foram obtidos sobre amostras retiradas com meia espessura e meia largura na ramificação longa ou na ramificação a mais espessa. Os resultados de corrosão EXCO foram obtidos sobre amostras retiradas com meia espessura e com meia largura na ramificação. Os resultados de Kapp foram obtidos sobre amostra com meia espessura e centradas no calço do perfilado, que contém a ramificação longa.

Tabela 2 Constata-se que uma duração de 8 horas ou 12 horas dá muito bons resultados. A tenacidade KapP(L-T) a -50 °C era de 87,6 MPa Vm para um re-venido de 8 horas, e de 83,5 MPa Vm para uma duração de revenido de 24 horas (sobre amostras com B = 6 mm.

Para um produto que sofreu uma segunda etapa de revenido a 160 °C durante 8 horas, as propriedades no sentido LT eram de 20 °C: Rpo,2(lt) = 579 MPa, Rm(LT) = 609 MPa, A(LT) = 12%. A tabela 3 mostra a velocidade de propagação de fissuras medida no sentido L-T com B = 7,61 mm, W = 96,6 mm, R = 0,10, e Pmin = 6000 N, para uma duração de revenido de 6 horas a 120 °C e 8 horas a 160 °C. As amostras de tipo Compact-tension panei foram retiradas com meia espessura e meia largura do calço em fim de perfilado.

Tabela 3 Amostras de corrosão sob esforço foram retiradas em fim de perfilado com meia espessura do calço em duas posições na seção: com meia largura da ramificação longa e com meia largura da ramificação o-posta no calço. Os resultados de resistência à corrosão sob esforço constante no sentido TL com σ = 300, 350 e 400 MPa de esforço imposto são apresentados na tabela 4. O acompanhado desses testes parou após 30 dias.

Tabela 4 Amostras de corrosão sob esforço em meio corrosivo foram retiradas com meia espessura e meia largura da ramificação longa em fim de perfilado. A Propagação de fissura em meio corrosivo no sentido da espessura (determinado pelo método dito DCB (double cantilever beam), segundo a norma EN ISO 7539-6) era da ordem de 5 10'9 m/s para um segundo intervalo de revenido de 8 horas a 160°C.

Exemplo 2 Elaborou-se uma liga, cuja composição é indicada na tabela 5. Fundiram-se esferas de trefilação de um diâmetro de 410 mm. As condições de homogeneização foram as mesmas que no exemplo 1. Após retirada da crosta, foram obtidas as esferas com um diâmetro de 390 mm. Elas foram trefiladas com uma temperatura de peça em bruto compreendida entre 410 e 430 °C e uma temperatura de recipiente compreendida da ordem de 420 °C com uma velocidade de saída de 0,65 a 0,8 m/mm, em partes de seção de 279 x 22 mm.

Tabela 5 Os produtos foram colocados em solução com uma elevação em temperatura em 35 mn até 479 + 2 °C, com um intervalo de 4 horas a essa temperatura. A têmpera foi feita na água fria. Em seguida, as partes foram tracionadas com um alongamento permanente compreendido entre 1,5 e 3%. O revenido foi feito em duas etapas: 6 horas a 120°C + 8 horas a 160°C. um controle ultra-sons permitiu verificar a ausência de defeitos internos (classe AA MIL-STD-2154). A espessura da camada recristalizada com grãos grossos medidos no centro do calço é inferior a 1 mm. Os resultados do teste de tração e compressão estão reunidos na tabela 6.

Os resultados do teste de tração foram obtidos sobre amostra de seção circular, com diâmetro de 10 mm, com meia espessura em fim da parte e em duas posições na seção: com meia largura e na borda. Os resultados do teste de compressão foram obtidos sobre amostra de seção circular, com diâmetro de 10 mm, com meia espessura em fim da parte e com duas posições na seção: com meia largura e na borda.

Tabela 6 Os resultados de tenacidade Ktc, Kapp e de corrosão EXCO foram obtidos sobre amostras retiradas com meia espessura e meia largura no fim da parte. Os resultados de tenacidade e de corrosão foram reunidos na tabela 7. As condições de teste são as mesmas que aquelas apresentadas no exemplo 1.

Tabela 7 Amostras de corrosão sob esforço foram retiradas em fim de perfilado com meia espessura e de ambos os lados da meia largura. Os resultados de resistência à corrosão sob esforço constante no sentido TL com o = 300, 350 e 400 MPa de esforço imposto são apresentados na tabela 8. O acompanhado desses testes foi interrompido após 40 dias.

Tabela 8 Exemplo 3 Trefilaram-se perfilados de diferentes geometrias a partir de esferas de composição A (ver exemplo 1). A figura 2 mostra a seção desses perfilados. O processo de fabricação era similar àquele do exemplo 1. A espessura do produto é da ordem milimétrica em relação aos produtos precedentes. Todavia, uma microestrutura com camada cortical com grãos grossos pôde ser obtida. A tabela 9 mostra as características mecânicas estáticas obtidas para diferentes condições de revenido. A primeira etapa do re-venido era sempre de 6 horas a 120°C.

Tabela 9 O estado Τ6 se acha próximo do ponto 6 horas a 120 °C + 1 hora a 160 °C. A tabela 10 mostra alguns compromissos: tenacidade - características mecânicas estáticas para alguns pontos correspondentes a estados T7/x. As condições de teste são as mesmas que aquelas apresentadas no exemplo 1.

Tabela 10 Esses perfilados foram utilizados para a fabricação de armações de fuselagem.

Exemplo 4 Fabricaram-se perfilados de seção "T" invertido (ver a figura 3: espessura do calço da ordem de 25 mm, largura do reforço da ordem de 40 mm, largura do calço da ordem de 180 mm e altura da ordem de 70 mm) a partir de esferas de composição K (ver exemplo 2). As condições de fabricação eram semelhantes àquelas do exemplo 2.

Três perfilados X, Y e Z sofreram separadamente as etapas de colocação em solução, têmpera e tração. Os perfilados X e Y sofreram uma colocação em solução similar ao exemplo 2. O perfil Z sofreu uma colocação em solução com uma elevação em temperatura entre 1H e 2h, e uma manutenção de 3 horas a 480 + 2 °C. Os três perfilados foram temperados na á-gua fria e tracionados entre 1,5% e 3%. Os perfilados foram retificados para melhorar a sua retidão. O revenido foi feito em duas etapas com um primeiro intervalo de 6 horas a 120 °C. Um controle ultra-sons foi feito para verificar a ausência de defeitos internos (classe A, MIL-STD-2154). A espessura da camada recristalizada com grossos grãos medida no centro do calço é inferior a 1 mm.

As tabelas 11, 12 e 13 mostram a influência da duração da segunda etapa de revenido sobre certas propriedades do produto para os três perfilados respectivamente X, Y e Z; as características mecânicas tendo sido medidas a 20 °C. As condições de teste são as mesmas que aquelas apresentadas no exemplo 1. Os resultados do teste de tração foram obtidos sobre amostra de seção circular, diâmetro 10 mm, com meia espessura e meia largura na ramificação longa. Os resultados de tenacidade Klc e de corrosão EXCO foram obtidos sobre amostras retiradas com meia espessura e meia largura na ramificação longa. Os resultados de Kapp foram obtidos sobre amostras centradas no calço do perfilado, contendo a ramificação longa. Tabela 11 - Perfil X

Tabela 12 - Perfil Y Tabela 13 Perfil Z

Constata-se que uma duração de 8 horas ou 24 horas de reve-nido dá muito bons compromissos resultados.

Amostras de corrosão sob esforço foram retiradas em fim de perfilado com meia espessura do calço em duas posições na seção: com meia largura da ramificação longa e com meia largura da ramificação oposta no calço. Os resultados de resistência à corrosão sob esforço constante no sentido TL com σ = 300, 350 e 400 MPa de esforço imposto são apresentados na tabela 14. O acompanhado desses testes parou após 40 dias.

Tabela 14 Exemplo 5 Elaborou-se uma liga, cuja composição é indicada na tabela 15. Foram fundidas esferas de um diâmetro de 525 mm. As condições de homogeneização foram de 15 horas entre 473 e 481 °C após uma elevação de temperatura controlada a 40 °C/h. Após retirada da crosta foram obtidas esferas com um diâmetro de 498 mm. Elas foram fabricadas em um recipiente a uma temperatura compreendida entre 410 e 430 °C e uma beça em bruto entre 420 e 440 °C com uma velocidade de saída entre 0,6 m/min e 1,0 m/min sob a forma de uma seção ilustrada na figura 3 (espessura do calço da ordem de 27 mm, largura do reforço da ordem de 40 mm, largura do calço da ordem de 205 mm e altura da ordem de 80 mm).

Tabela 15 Os produtos foram colocados em solução com uma elevação em temperatura entre uma e duas horas até 480 + 2 °C, com um intervalo de 3 horas a essa temperatura. A imersão foi feita na água fria entre 21 e 22 °C. Em seguida, as seções extrudadas e temperadas foram tracionadas com um alongamento permanente compreendido entre 1,5 e 3%. Os perfilados foram retificados para melhorar sua retidão. Um primeiro revenido de 6 horas a 120 °C foi feito. Um controle ultra-sons foi feito para verificar a ausência de defeitos internos (classe A, MIL-STD-2154). Um segundo revenido foi feito de 8 horas a 160 °C. A espessura da camada recristalizada com grossos grãos medida no centro do calço é inferior a 1 mm.

Os resultados de tração (sobre amostra de seção circular, diâmetro 10 mm, retirada em fim do perfilado, com meia espessura e meia largura na ramificação longa) foram reunidos na tabela 16. Essa tabela contém também os resultados de tenacidade e Kapp ambos revelaram no calço. As condições de teste são as mesmas que aquelas apresentadas no exemplo 1 exceto para espessura B da amostra CCT para a caracterização dos Kapp que é de 5 mm.

Tabela 16 Exemplo 6 Esferas com composições L, Μ, N e O foram fundidas com diâmetro de 200 mm (ver tabela 17). Todas as composições sofreram uma mesma homogeneização entre 473 e 481 °C, durante 15 horas. Após homogeneização as esferas foram raspadas e perfuradas no centro para permitir a trefilação sobre agulha. Tubulações sem soldadura foram trefiladas. Os esboços de fabricação foram estirados a frio para elaborar tubos com diâme- tro entre 20 e 30 mm com uma espessura de parede entre 2 e 5 mm. O estiramento a frio faz aumentar a energia armazenada que é o principal motor da recristalização. A variação dos elementos de transição (cf. tabela 17) permitiu gerar microestruturas diferentes. Após estiramento : os tubos foram colocados em solução a temperaturas acima de 480 °C, durante 1 hora, antes de uma imersão na água fria (~20 °C).

Os tubos foram tracionados, após a têmpera. Um primeiro intervalo de estabilização durante 6 horas a 120 °C foi feita antes de uma cinética completa ilustrada nas tabelas 18 a 20. As propriedades mecânicas foram medidas sobre amostras curvadas em direção de trefilação L.

Tabela 17 Tabela 18 (composição U Tabela 19 (composição Ml Tabela 20 (composição N) Tabela 21 (composição O) O estado T6 se acha próximo do ponto 6 horas a 120 °C + 1 ha 160°C.

Esses tubos são utilizados para aplicações do mercado de esportes e laser: armações, garfos e guidões de bicicletas, bastões de baseball.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Produto trefilado, laminado ou forjado em liga de alumínio, caracterizado pelo fato de compreender (em percentagens mássicas): a) Zn 6,9-7,5%; Cu 2,2-2,6%; Mg 1,7-2,2% b) Zr 0,08-0,20% c) Fe + Si < 0,20% d) outros elementos < 0,05% cada um e < 0,15% no total, e) o resto sendo alumínio, sendo que a relação Cu/Mg está compreendida entre 1,1 e 1,5.

2. Produto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de seu teor em magnésio e cobre ser tal que 3,8 < (Cu + Mg) < 4,8, e de maneira preferida 3,9 < (Cu + Mg) < 4,7, e ainda mais preferencialmente 4,1 < (Cu + Mg) < 4,7.

3. Produto, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a relação Cu/Mg está compreendida entre 1,1 e 1,4.

4. Produto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de Zn estar compreendido entre 6,9 e 7,3%.

5. Produto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de Mg estar compreendido entre 1,7 e 2,0%, e preferencialmente entre 1,8 e 2,0%.

6. Produto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de Si + Fe não ultrapassar 0,15%.

7. Produto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de possuir pelo menos um conjunto de propriedades (medidas a aproximadamente 20° C) selecionado no grupo formado pelos cinco conjuntos: (a) um limite de elasticidade Rpo,2(l) de pelo menos 480 MPa (e preferencial mente de pelo menos 500 MPa), uma resistência à ruptura Rm(i_) de pelo menos 530 MPa (e preferencial mente de pelo menos 555 MPa) e um Kic(l-t) de pelo menos 36 MPaVm (e preferencialmente de pelo menos 40 MPaVm e ainda mais preferencial mente de pelo menos 44 MPaVm); (b) um limite de elasticidade Rpo,2(L) de pelo menos 550 MPa (e preferencial mente de pelo menos 580 MPa, e ainda mais preferencialmente de pelo menos 600 MPa) e um KapP(L-T) medido com W = 100 mm de pelo menos 80 MPa y/m (e preferencial mente de pelo menos 83 MPaVm, e ainda mais preferencialmente de pelo menos 87 MPaVm); (c) um limite de elasticidade Rpo,2(i_) de pelo menos 550 MPa (e preferencialmente de pelo menos 580 MPa) e uma velocidade de propagação de fissura da/dn não ultrapassando 3 10'3 mm/ciclo (e preferencial mente não ultrapassando 2,5 10'3 mm/ciclo) para ΔΚ = 27 MPaVm; (d) um limite de elasticidade R^l) de pelo menos 550 MPa (e preferencial mente de pelo menos 580 MPa), uma resistência à ruptura Rm(i_) de pelo menos 580 MPa (e preferencial mente de pelo menos 600 MPa) e um KapP(L-T) medido com W = 100 mm de pelo menos 80 MPaVm (e preferencialmente de pelo menos 83 MPaVm, e ainda mais preferencial mente de pelo menos 87 MPaVm); (e) uma resistência à ruptura Rm(L) de pelo menos 580 MPa (e preferencial mente de pelo menos 600 MPa e ainda mais preferencial mente de pelo menos 620 MPa) e de um Kapp(i_-T) medido com W = 100 mm de pelo menos 80 MPaVm (e preferencialmente de pelo menos 83 MPaVm, e ainda mais preferencial mente de pelo menos 87 MPaVm).

8. Produto, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de mostrar, além disso, pelo menos uma propriedade selecionada em um grupo formado por: (a) um alongamento à ruptura A(L) de pelo menos 9%, e preferencialmente de pelo menos 12%; (b) uma resistência à corrosão esfoliante medida segundo ASTM G34 de pelo menos EB.

9. Produto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de o valor de KaPP(L-T) a aproximadamente - 50° C ser pelo menos 98% e preferencial mente pelo menos 100% do valor medido a aproximadamente 20° C.

10. Produto trefilado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de a espessura da camada periférica de grãos recristalizados no centro das ramificações longas permanecer: d) inferior a 3,0 mm, independentemente da seção; ou e) inferior a 1,5 mm para seções de largura inferior a ou igual a 50 mm, ou f) inferior a e/4 mm (na qual e é a espessura) para seções de largura inferior ou igual a 10 mm.

11. Processo de fabricação de um elemento de estrutura para construção aeronáutica a partir de pelo menos um produto trefilado, forjado ou laminado, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: (a) elaboração de uma liga de composição como definida nas reivindicações 1 a 6, (b) fundição de uma forma bruta, tal como uma placa de lamina-ção ou de uma esfera de trefilação ou de forja, (c) homogeneização de dita forma bruta, (d) transformação a quente para se obter um primeiro produto intermediário (e) colocação em solução de dito primeiro produto intermediário (f) têmpera (g) eventualmente tração controlada (h) revenido.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a homogeneização (etapa (a)) ser feita em duas etapas, com um primeiro intervalo entre 452 e 473°C, preferencial mente entre 457 e 473°C, e um segundo intervalo entre 465 e 484° C, e preferencial mente entre 467 e 481°C.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a homogeneização (etapa (a)) ser feita em um intervalo, com uma elevação em temperatura inferior a 200° C/h e preferencial mente entre 20 e 50° C/h até um intervalo entre 465 e 484° C e preferencial mente entre 471 e 481 °C.

14. Processo, de acordo com uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de a transformação a quente ser feita por trefilação com uma temperatura de peça em bruto compreendida entre 400 e 460° C, e preferencialmente compreendida entre 420 e 440° C.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de a temperatura de colocação em solução não ultrapassar 500° C, e de maneira preferida não ultrapassar 485° C.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a colocação em solução terminar em um limite compreendido entre 470 e 485° C, preferencial mente entre 475 e 484° C, e ainda mais preferencialmente compreendido entre 477 e 483° C, por uma duração compreendida entre 1 e 10 horas.

17. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 16, caracterizado pelo fato de a tração controlada levar a um alongamento permanente compreendido entre 1 e 5 %, e preferencialmente compreendido entre 1,5 e 3 %.

18. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 17, caracterizado pelo fato de o tratamento de revenido comportar: a) um primeiro intervalo uma temperatura compreendida entre 110 e 130° C, e preferencial mente compreendida entre 115 - 125° C e, de forma preferida, neste caso, para uma duração compreendida entre 2 e 10 horas, e ainda mais preferencial mente compreendida entre 5 e 7 horas; b) um segundo intervalo a uma temperatura compreendida entre 150 e 170° C, e preferencial mente compreendida entre 155 e 165° C, e ainda mais preferencial mente compreendida entre 157 e 163° C, e de forma preferida para uma duração compreendida entre 4 e 12 horas, e ainda mais preferencial mente compreendida entre 6 e 10 horas.