CA3012956A1 - Toles epaisses en alliage al-cu-li a proprietes en fatigue ameliorees - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un produit laminé d'épaisseur au moins 50 mm en alliage d'aluminium comprenant en % en poids 2,2 à 3,9 % de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 % de Mn; 0,01 à 0,15 % de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % pour Hf et pour V, moins de 0,1 % de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % chacune et 0,15% au total; caractérisé en ce que sa structure granulaire est majoritairement recristallisée entre le ¼ et la ½ épaisseur. L'invention concerne également le procédé de fabrication d'un tel produit. Les produits selon l'invention sont avantageusement utilisés dans la construction aéronautique notamment pour la réalisation d'un longeron ou d'une nervure d'aile d'avion.
Description
TOLES EPAISSES EN ALLIAGE AL¨CU¨LI A PROPRIETES EN FATIGUE
AMELIOREES
Domaine de l'invention La présente invention concerne en général les tôles épaisses en alliage Al-Cu-Li et en particulier de tels produits utilisés dans l'industrie aéronautique et aérospatiale.
Etat de la technique Des produits, notamment des produits laminés épais, dont l'épaisseur est typiquement au moins 50 mm, en alliage d'aluminium sont développés pour produire par découpage, surfaçage ou usinage dans la masse des pièces de haute résistance destinées notamment à
l'industrie aéronautique, à l'industrie aérospatiale ou à la construction mécanique.
Les alliages d'aluminium contenant du lithium sont très intéressants à cet égard, car le lithium peut réduire la densité de l'aluminium de 3 % et augmenter le module d'élasticité de 6 % pour chaque pourcent en poids de lithium ajouté. Pour que ces alliages soient sélectionnés dans les avions, leur performance par rapport aux autres propriétés d'usage doit atteindre celle des alliages couramment utilisés, en particulier en terme de compromis entre les propriétés de résistance mécanique statique (limite d'élasticité, résistance à la rupture) et les propriétés de tolérance aux dommages (ténacité, résistance à l'initiation et à la propagation des fissures en fatigue), ces propriétés étant en général antinomiques. Pour les produits épais, ces propriétés doivent en particulier être obtenues à quart et à mi-épaisseur. Ces produits doivent également présenter une résistance à la corrosion suffisante, pouvoir être mis en forme selon les procédés
AMELIOREES
Domaine de l'invention La présente invention concerne en général les tôles épaisses en alliage Al-Cu-Li et en particulier de tels produits utilisés dans l'industrie aéronautique et aérospatiale.
Etat de la technique Des produits, notamment des produits laminés épais, dont l'épaisseur est typiquement au moins 50 mm, en alliage d'aluminium sont développés pour produire par découpage, surfaçage ou usinage dans la masse des pièces de haute résistance destinées notamment à
l'industrie aéronautique, à l'industrie aérospatiale ou à la construction mécanique.
Les alliages d'aluminium contenant du lithium sont très intéressants à cet égard, car le lithium peut réduire la densité de l'aluminium de 3 % et augmenter le module d'élasticité de 6 % pour chaque pourcent en poids de lithium ajouté. Pour que ces alliages soient sélectionnés dans les avions, leur performance par rapport aux autres propriétés d'usage doit atteindre celle des alliages couramment utilisés, en particulier en terme de compromis entre les propriétés de résistance mécanique statique (limite d'élasticité, résistance à la rupture) et les propriétés de tolérance aux dommages (ténacité, résistance à l'initiation et à la propagation des fissures en fatigue), ces propriétés étant en général antinomiques. Pour les produits épais, ces propriétés doivent en particulier être obtenues à quart et à mi-épaisseur. Ces produits doivent également présenter une résistance à la corrosion suffisante, pouvoir être mis en forme selon les procédés
2 0 habituels et présenter de faibles contraintes résiduelles de façon à
pouvoir être usinés de façon intégrale.
Le brevet US 5,032,359 décrit une vaste famille d'alliages aluminium-cuivre-lithium dans lesquels l'addition de magnésium et d'argent, en particulier entre 0,3 et 0,5 pourcent en poids, permet d'augmenter la résistance mécanique.
Le brevet US 7,229,509 décrit un alliage comprenant (% en poids) : (2,5-5,5)Cu, (0,1-2,5) Li, (0,2-1,0) Mg, (0,2-0,8) Ag, (0,2-0,8) Mn, 0,4 max Zr ou d'autres agents affinant le grain tels que Cr, Ti, Hf, Sc, V, présentant notamment une ténacité Kic(L)>37,4 MPa-gm pour une limite d'élasticité R0,2(L) > 448,2 MPa (produits d'épaisseur supérieure à 76,2 mm) et notamment une ténacité Kic(L)>38,5 MPa-\im pour une limite d'élasticité R0,2(L) > 489,5 MPa (produits d'épaisseur inférieure à 76,2 mm).
L'alliage AA2050 comprend (% en poids) : (3,2-3,9) Cu, (0,7-1,3) Li, (0,20-0,6) Mg, (0,20-0,7) Ag, 0,25max. Zn, (0,20-0,50) Mn, (0,06-0,14) Zr et l'alliage AA2095 (3,7-4,3)Cu, (0,7-1,5) Li, (0,25-0,8) Mg, (0,25-0,6) Ag, 0,25max. Zn, 0,25 max. Mn, (0,04-0,18) Zr. Les produits en alliage AA2050 sont connus pour leur qualité en termes de résistance mécanique statique et de ténacité, notamment pour des produits laminés épais et sont sélectionnés dans certains avions.
Pour certaines applications il peut être avantageux d'améliorer encore les propriétés de ces produits notamment en ce qui concerne la propagation des fissures en fatigue.
En effet, pour un avion l'intervalle entre deux opérations de contrôle de la structure dépend de la vitesse et de la façon dont les fissures se propagent dans les matériaux utilisés pour la structure et il est avantageux d'utiliser des produits pour lesquels les fissures se propagent lentement et de manière prévisible. L'amélioration des propriétés de propagation des fissures en fatigue concerne donc notamment la vitesse de propagation et la direction de propagation.
La demande de brevet W02009103899 décrit ainsi un produit laminé
essentiellement non recristallisé comprenant en % en poids: 2,2 à 3,9% en poids de Cu, 0,7 à 2,1%
en poids de Li;
0,2 à 0,8% en poids de Mg; 0,2 à 0,5% en poids de Mn; 0,04 à 0,18% en poids de Zr; moins de 0,05% en poids de Zn et, facultativement, 0,1 à 0,5% en poids de Ag, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables, ayant une faible propension à la bifurcation fissure lors d'un test de fatigue dans la direction de LS.
La bifurcation des fissures, la déviation de fissure, la rotation des fissures ou le branchement des fissures sont des termes utilisés pour exprimer la propension pour la propagation d'une fissure de dévier du plan attendu de fracture perpendiculaire à la charge appliquée pendant un test de fatigue ou de ténacité. La bifurcation de fissure se produit à
l'échelle microscopique (<100 um), à l'échelle mésoscopique (100-1000 ium) ou à l'échelle macroscopique (> 1 mm), mais elle n'est considérée comme néfaste que si la direction de la fissure reste stable après bifurcation (échelle macroscopique). Le terme bifurcation de fissure est utilisé ici pour la bifurcation macroscopique de fissures lors de tests en fatigue ou en ténacité
dans la direction L-S, de la direction S vers la direction L qui se produit pour des produits laminés dont l'épaisseur est d'au moins 50 mm.
pouvoir être usinés de façon intégrale.
Le brevet US 5,032,359 décrit une vaste famille d'alliages aluminium-cuivre-lithium dans lesquels l'addition de magnésium et d'argent, en particulier entre 0,3 et 0,5 pourcent en poids, permet d'augmenter la résistance mécanique.
Le brevet US 7,229,509 décrit un alliage comprenant (% en poids) : (2,5-5,5)Cu, (0,1-2,5) Li, (0,2-1,0) Mg, (0,2-0,8) Ag, (0,2-0,8) Mn, 0,4 max Zr ou d'autres agents affinant le grain tels que Cr, Ti, Hf, Sc, V, présentant notamment une ténacité Kic(L)>37,4 MPa-gm pour une limite d'élasticité R0,2(L) > 448,2 MPa (produits d'épaisseur supérieure à 76,2 mm) et notamment une ténacité Kic(L)>38,5 MPa-\im pour une limite d'élasticité R0,2(L) > 489,5 MPa (produits d'épaisseur inférieure à 76,2 mm).
L'alliage AA2050 comprend (% en poids) : (3,2-3,9) Cu, (0,7-1,3) Li, (0,20-0,6) Mg, (0,20-0,7) Ag, 0,25max. Zn, (0,20-0,50) Mn, (0,06-0,14) Zr et l'alliage AA2095 (3,7-4,3)Cu, (0,7-1,5) Li, (0,25-0,8) Mg, (0,25-0,6) Ag, 0,25max. Zn, 0,25 max. Mn, (0,04-0,18) Zr. Les produits en alliage AA2050 sont connus pour leur qualité en termes de résistance mécanique statique et de ténacité, notamment pour des produits laminés épais et sont sélectionnés dans certains avions.
Pour certaines applications il peut être avantageux d'améliorer encore les propriétés de ces produits notamment en ce qui concerne la propagation des fissures en fatigue.
En effet, pour un avion l'intervalle entre deux opérations de contrôle de la structure dépend de la vitesse et de la façon dont les fissures se propagent dans les matériaux utilisés pour la structure et il est avantageux d'utiliser des produits pour lesquels les fissures se propagent lentement et de manière prévisible. L'amélioration des propriétés de propagation des fissures en fatigue concerne donc notamment la vitesse de propagation et la direction de propagation.
La demande de brevet W02009103899 décrit ainsi un produit laminé
essentiellement non recristallisé comprenant en % en poids: 2,2 à 3,9% en poids de Cu, 0,7 à 2,1%
en poids de Li;
0,2 à 0,8% en poids de Mg; 0,2 à 0,5% en poids de Mn; 0,04 à 0,18% en poids de Zr; moins de 0,05% en poids de Zn et, facultativement, 0,1 à 0,5% en poids de Ag, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables, ayant une faible propension à la bifurcation fissure lors d'un test de fatigue dans la direction de LS.
La bifurcation des fissures, la déviation de fissure, la rotation des fissures ou le branchement des fissures sont des termes utilisés pour exprimer la propension pour la propagation d'une fissure de dévier du plan attendu de fracture perpendiculaire à la charge appliquée pendant un test de fatigue ou de ténacité. La bifurcation de fissure se produit à
l'échelle microscopique (<100 um), à l'échelle mésoscopique (100-1000 ium) ou à l'échelle macroscopique (> 1 mm), mais elle n'est considérée comme néfaste que si la direction de la fissure reste stable après bifurcation (échelle macroscopique). Le terme bifurcation de fissure est utilisé ici pour la bifurcation macroscopique de fissures lors de tests en fatigue ou en ténacité
dans la direction L-S, de la direction S vers la direction L qui se produit pour des produits laminés dont l'épaisseur est d'au moins 50 mm.
3 Il existe un besoin pour un produit laminé en alliage aluminium lithium pour des applications aéronautiques, en particulier pour des pièces intégralement usinées, ayant des propriétés de propagation de fissures en fatigue améliorées et ayant une faible propension à
la bifurcation de fissure.
Objet de l'invention Un premier objet de l'invention est un produit laminé d'épaisseur au moins 50 mm en alliage d'aluminium comprenant en % en poids 2,2 à 3,9 % de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 % de Mn; 0,01 à 0,15 % de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % pour Hf et pour V, moins de 0,1 % de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % chacune et 0,15% au total ;
caractérisé en ce que sa structure granulaire est majoritairement recristallisée entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur.
Un second objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une tôle selon l'invention, 2 0 .. comprenant :
a) la coulée d'une plaque, en alliage d'aluminium comprenant en % en poids 2,2 à 3,9 %
de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 % de Mn; 0,01 à 0,15 %
de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 %
pour Hf et pour V, moins de 0,1 % de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15% au total;
b) l'homogénéisation de ladite plaque à une température d'au moins 490 C, c) le laminage à chaud de ladite plaque pour obtenir une tôle d'au moins 50 mm d'épaisseur, d) la mise en solution entre 490 C et 540 C, e) la trempe à l'eau froide, la fraction contrôlée de la dite tôle avec une déformation permanente de 1 à 7 %,
la bifurcation de fissure.
Objet de l'invention Un premier objet de l'invention est un produit laminé d'épaisseur au moins 50 mm en alliage d'aluminium comprenant en % en poids 2,2 à 3,9 % de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 % de Mn; 0,01 à 0,15 % de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % pour Hf et pour V, moins de 0,1 % de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % chacune et 0,15% au total ;
caractérisé en ce que sa structure granulaire est majoritairement recristallisée entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur.
Un second objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une tôle selon l'invention, 2 0 .. comprenant :
a) la coulée d'une plaque, en alliage d'aluminium comprenant en % en poids 2,2 à 3,9 %
de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 % de Mn; 0,01 à 0,15 %
de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 %
pour Hf et pour V, moins de 0,1 % de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15% au total;
b) l'homogénéisation de ladite plaque à une température d'au moins 490 C, c) le laminage à chaud de ladite plaque pour obtenir une tôle d'au moins 50 mm d'épaisseur, d) la mise en solution entre 490 C et 540 C, e) la trempe à l'eau froide, la fraction contrôlée de la dite tôle avec une déformation permanente de 1 à 7 %,
4 g) le revenu de ladite tôle par chauffage entre 130 C et 160 C
pendant 5 à 60 heures, caractérisé en ce que la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V
est inférieure à
0,08 % en poids et/ou en ce que lors de l'étape b) la température d'homogénisation est d'au moins 520 C pour une durée d'au moins 20 heures et lors de l'étape c) la température de sortie du laminage à chaud est inférieure à 390 C.
Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une tôle selon l'invention pour la réalisation d'un longeron d'aile d'avion ou d'une nervure d'aile d'avion.
1 0 Description des figures Figure 1 : Schéma de l'éprouvette CT utilisée pour les essais de propagation de fissure en fatigue. Les dimensions sont indiquées en mm.
Figure 2. Vitesses de propagation de fissure obtenues sur éprouvettes CCT pour la tôle de référence E et la tôle C selon l'invention.
Figure 3a ¨ Tôle A, selon l'invention, après test de fatigue sur éprouvette CT
pour 6 éprouvettes.
Figure 3b ¨ Tôle D de référence, après test de fatigue sur éprouvette CT pour 6 éprouvettes.
Figure 4 ¨ Vitesses de propagations de fissures obtenues avec l'éprouvette CT.
Figure 5 : Différents modes de propagation de fissure sur l'éprouvette CT
selon la Figure 1, ayant une face arrière (1), une face inférieure (22) et une face supérieure (21). Les directions S
et L sont indiquées. Figure Sa: faible propension à la bifurcation de fissure et rupture par la face arrière (1), 5b : forte propension à la bifurcation de fissure et rupture par la face inférieure (22), 5c : faible propension à la bifurcation de fissure, rupture par la face supérieure (21) mais distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L d'au moins 5 mm.
Description détaillée 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 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.
pendant 5 à 60 heures, caractérisé en ce que la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V
est inférieure à
0,08 % en poids et/ou en ce que lors de l'étape b) la température d'homogénisation est d'au moins 520 C pour une durée d'au moins 20 heures et lors de l'étape c) la température de sortie du laminage à chaud est inférieure à 390 C.
Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation d'une tôle selon l'invention pour la réalisation d'un longeron d'aile d'avion ou d'une nervure d'aile d'avion.
1 0 Description des figures Figure 1 : Schéma de l'éprouvette CT utilisée pour les essais de propagation de fissure en fatigue. Les dimensions sont indiquées en mm.
Figure 2. Vitesses de propagation de fissure obtenues sur éprouvettes CCT pour la tôle de référence E et la tôle C selon l'invention.
Figure 3a ¨ Tôle A, selon l'invention, après test de fatigue sur éprouvette CT
pour 6 éprouvettes.
Figure 3b ¨ Tôle D de référence, après test de fatigue sur éprouvette CT pour 6 éprouvettes.
Figure 4 ¨ Vitesses de propagations de fissures obtenues avec l'éprouvette CT.
Figure 5 : Différents modes de propagation de fissure sur l'éprouvette CT
selon la Figure 1, ayant une face arrière (1), une face inférieure (22) et une face supérieure (21). Les directions S
et L sont indiquées. Figure Sa: faible propension à la bifurcation de fissure et rupture par la face arrière (1), 5b : forte propension à la bifurcation de fissure et rupture par la face inférieure (22), 5c : faible propension à la bifurcation de fissure, rupture par la face supérieure (21) mais distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L d'au moins 5 mm.
Description détaillée 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 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.
5 Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, en d'autres termes la résistance à la rupture Rõõ la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2%
d'allongement Rpo,2 et l'allongement à la rupture A, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN
10002-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN
485-1. Sauf mention 5 contraire, les définitions de la norme EN 12258-1 s'appliquent.
La vitesse de fissuration (da/dN) est déterminée selon la norme ASTM E 647.
Le facteur d'intensité de contrainte (Kic) est déterminé selon la norme ASTM E
399.
Pour les produits épais en alliage d'aluminium, l'homme du métier recherche une structure granulaire non recristallisée car celle-ci est notamment connue pour être favorable à la ténacité
et à la résistance à la propagation de fissure en fatigue (voir par exemple, l'article de référence Application of Modern Aluminum Alloys to Aircraft , Prog. Aerospace Sci. Vol 32 pp 131-172, 1996, E.A Starke and J.T Staley, p156, et R.J.H. Wanhill and G.H. Bray, Fatigue Crack Growth Behavior of Aluminum-Lithium Alloys , in Aluminium-Lithium alloys Processing, Properties and Applications, Chapitre 12 pages 381-413, Elsevier 2014, p386).
Les présents inventeurs ont constaté de manière surprenante, que des produits laminés d'épaisseur au moins 50 mm en alliage Aluminium ¨ Cuivre ¨ Lithium ¨ Magnésium ¨
Manganèse présentent des propriétés avantageuses lorsque la structure granulaire est majoritairement recristallisée entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur. Ainsi, de manière surprenante, pour les produits épais selon l'invention, la résistance à la propagation de fissure en fatigue est améliorée alors que le compromis entre résistance mécanique et ténacité n'est pas dégradé de manière significative. Par structure granulaire majoritairement recristallisée entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur, on entend une structure granulaire dont le taux de recristallisation est au moins 50 %
entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur c'est-à-dire dont au moins 50 % des grains entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur sont recristallisés. De préférence le taux de recristallisation entre 1/4 et la 1/2 épaisseur est au moins 55%. Avantageusement l'épaisseur des produits selon l'invention est comprise entre 80 et 130 mm.
Les produits selon l'invention ont une teneur en cuivre comprise entre 2,2 et 3,9 % en poids.
De préférence la teneur en cuivre est au moins 2,8 % en poids et préférentiellement au moins 3,2 % en poids. Avantageusement la teneur maximale en cuivre est 3,8 % en poids.
Les produits selon l'invention ont une teneur en lithium comprise entre 0,7 et 1,8 % en poids.
De préférence la teneur en lithium est au moins 0,8 % en poids et préférentiellement au moins 0,9 % en poids. Avantageusement la teneur maximale en lithium est 1,5 % en poids, préférentiellement 1,1 % et de manière préférée 0,95 % en poids.
d'allongement Rpo,2 et l'allongement à la rupture A, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN
10002-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN
485-1. Sauf mention 5 contraire, les définitions de la norme EN 12258-1 s'appliquent.
La vitesse de fissuration (da/dN) est déterminée selon la norme ASTM E 647.
Le facteur d'intensité de contrainte (Kic) est déterminé selon la norme ASTM E
399.
Pour les produits épais en alliage d'aluminium, l'homme du métier recherche une structure granulaire non recristallisée car celle-ci est notamment connue pour être favorable à la ténacité
et à la résistance à la propagation de fissure en fatigue (voir par exemple, l'article de référence Application of Modern Aluminum Alloys to Aircraft , Prog. Aerospace Sci. Vol 32 pp 131-172, 1996, E.A Starke and J.T Staley, p156, et R.J.H. Wanhill and G.H. Bray, Fatigue Crack Growth Behavior of Aluminum-Lithium Alloys , in Aluminium-Lithium alloys Processing, Properties and Applications, Chapitre 12 pages 381-413, Elsevier 2014, p386).
Les présents inventeurs ont constaté de manière surprenante, que des produits laminés d'épaisseur au moins 50 mm en alliage Aluminium ¨ Cuivre ¨ Lithium ¨ Magnésium ¨
Manganèse présentent des propriétés avantageuses lorsque la structure granulaire est majoritairement recristallisée entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur. Ainsi, de manière surprenante, pour les produits épais selon l'invention, la résistance à la propagation de fissure en fatigue est améliorée alors que le compromis entre résistance mécanique et ténacité n'est pas dégradé de manière significative. Par structure granulaire majoritairement recristallisée entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur, on entend une structure granulaire dont le taux de recristallisation est au moins 50 %
entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur c'est-à-dire dont au moins 50 % des grains entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur sont recristallisés. De préférence le taux de recristallisation entre 1/4 et la 1/2 épaisseur est au moins 55%. Avantageusement l'épaisseur des produits selon l'invention est comprise entre 80 et 130 mm.
Les produits selon l'invention ont une teneur en cuivre comprise entre 2,2 et 3,9 % en poids.
De préférence la teneur en cuivre est au moins 2,8 % en poids et préférentiellement au moins 3,2 % en poids. Avantageusement la teneur maximale en cuivre est 3,8 % en poids.
Les produits selon l'invention ont une teneur en lithium comprise entre 0,7 et 1,8 % en poids.
De préférence la teneur en lithium est au moins 0,8 % en poids et préférentiellement au moins 0,9 % en poids. Avantageusement la teneur maximale en lithium est 1,5 % en poids, préférentiellement 1,1 % et de manière préférée 0,95 % en poids.
6 Les produits selon l'invention ont une teneur en magnésium comprise entre 0,1 et 0,8 % en poids. De préférence la teneur en magnésium est au moins 0,2 % en poids et préférentiellement au moins 0,3 % en poids. Avantageusement la teneur maximale en magnésium est 0,7 % en poids et de manière préférée 0,6 % en poids.
Les produits selon l'invention ont une teneur en manganèse comprise entre 0,1 et 0,6 % en poids. De préférence la teneur en manganèse est au moins 0,2 % en poids et préférentiellement au moins 0,3 % en poids. Avantageusement la teneur maximale en manganèse est 0,5 % en poids et de manière préférée 0,4 % en poids.
Les produits selon l'invention contiennent au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, ces éléments étant notamment utiles au durcissement de l'alliage. De manière préférée, on ajoute un seul de ces éléments, le second étant maintenu à une teneur inférieure à
0,05 % en poids.
Optionnellement les produits selon l'invention contiennent au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à
0,18 % et de préférence 0,04 à 0,15 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % pour Hf et pour V. Ces éléments contribuent au contrôle de la structure de granulaire.
Il existe principalement deux modes de réalisation de l'invention.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, la structure granulaire majoritairement recristallisée selon l'invention est obtenue grâce à une sélection des paramètres de transformation, notamment les conditions d'homogénéisation et de laminage à
chaud. Dans ce premier mode de réalisation, la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V est de préférence au moins 0,08 % en poids. De manière préférée, la teneur en Zr dans ce premier mode de réalisation est de 0,08 à 0,10 % en poids.
Dans un second mode de réalisation, la structure granulaire majoritairement recristallisée selon l'invention est obtenue en limitant la teneur en éléments agissant sur le contrôle de la structure granulaire. Dans ce second mode de réalisation, la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V est inférieure à 0,08 % en poids. Dans une réalisation particulière de ce second mode, la teneur en Zr est de 0,04 à 0,07 % en poids et de préférence 0,05 à 0,07 %
en poids. Dans une autre réalisation particulière de ce second mode, il n'y a pas d'ajout de Zr, la teneur en Zr est inférieure à 0,05 % en poids, préférentiellement inférieure à 0,04% en poids et plus préférentiellement encore inférieure à 0,02 % en poids.
On peut également dans certains cas combiner ces deux modes de réalisation.
Les produits selon l'invention ont une teneur en manganèse comprise entre 0,1 et 0,6 % en poids. De préférence la teneur en manganèse est au moins 0,2 % en poids et préférentiellement au moins 0,3 % en poids. Avantageusement la teneur maximale en manganèse est 0,5 % en poids et de manière préférée 0,4 % en poids.
Les produits selon l'invention contiennent au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, ces éléments étant notamment utiles au durcissement de l'alliage. De manière préférée, on ajoute un seul de ces éléments, le second étant maintenu à une teneur inférieure à
0,05 % en poids.
Optionnellement les produits selon l'invention contiennent au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à
0,18 % et de préférence 0,04 à 0,15 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % pour Hf et pour V. Ces éléments contribuent au contrôle de la structure de granulaire.
Il existe principalement deux modes de réalisation de l'invention.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, la structure granulaire majoritairement recristallisée selon l'invention est obtenue grâce à une sélection des paramètres de transformation, notamment les conditions d'homogénéisation et de laminage à
chaud. Dans ce premier mode de réalisation, la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V est de préférence au moins 0,08 % en poids. De manière préférée, la teneur en Zr dans ce premier mode de réalisation est de 0,08 à 0,10 % en poids.
Dans un second mode de réalisation, la structure granulaire majoritairement recristallisée selon l'invention est obtenue en limitant la teneur en éléments agissant sur le contrôle de la structure granulaire. Dans ce second mode de réalisation, la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V est inférieure à 0,08 % en poids. Dans une réalisation particulière de ce second mode, la teneur en Zr est de 0,04 à 0,07 % en poids et de préférence 0,05 à 0,07 %
en poids. Dans une autre réalisation particulière de ce second mode, il n'y a pas d'ajout de Zr, la teneur en Zr est inférieure à 0,05 % en poids, préférentiellement inférieure à 0,04% en poids et plus préférentiellement encore inférieure à 0,02 % en poids.
On peut également dans certains cas combiner ces deux modes de réalisation.
7 Les produits selon l'invention contiennent de 0,01 à 0,15 % en poids de titane, cet élément étant notamment utile pour le contrôle de la structure granulaire lors de la coulée.
Préférentiellement, la teneur en titane est comprise entre 0,01 et 0,05 % en poids. La teneur des impuretés fer et silicium doit être limitée pour éviter une dégradation des propriétés de fatigue et de ténacité.
Selon l'invention les produits selon l'invention contiennent moins de 0,1 % de Fe et moins de 0,1 % de Si. Préférentiellement la teneur en fer est inférieure à 0,08 % en poids et de préférence inférieure à 0,06% en poids. Préférentiellement la teneur en silicium est inférieure à 0,07 % en poids et de préférence inférieure à 0,05% en poids. Les autres éléments présents sont des impuretés inévitables dont la teneur est inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15 % en poids au total. Un élément non choisi parmi Cr, Sc, Hf, V, Ag et Zn a ainsi une teneur inférieure à
0,05 % en poids et de préférence inférieure à 0,03 % en poids. Si le Zr n'est pas choisi, sa teneur est inférieure à 0,04 % en poids et de préférence inférieure à 0,02 % en poids.
Les produits selon l'invention présentent des propriétés satisfaisantes en termes de compromis entre résistance mécanique et ténacité et des propriétés très avantageuses en termes de vitesse de propagation de fissure en fatigue et en termes de sensibilité à la déviation de fissure.
Ainsi, avantageusement les produits selon l'invention présentent, (i) pour une épaisseur comprise entre 50 et 75 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rp0,2(TL) > 435 MPa et de préférence Rp0,2(TL) > 455 MPa et une ténacité Kic (T-L) > 28 MPelm et avantageusement telle que Kic (T-L) > 30 MPelm, (ii) pour une épaisseur comprise entre 76 et 102 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rp0,2(TL) > 435 MPa et de préférence Rp0,2(TL) > 455 MPa et une ténacité Kic (T-L) > 25 MPelm et avantageusement telle que Kic (T-L) > 27 MPelm.
(iii) pour une épaisseur comprise entre 103 et 130 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rp0,2(TL) > 428 MPa et de préférence Rp0,2(TL) > 448 MPa et une ténacité Kic (T-L) > 23 MPelm et avantageusement telle que Kic (T-L) > 25 MPelm.
(iv) pour une épaisseur supérieure à 130 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité
Rp0,2(TL) > 428 MPa et de préférence Rp0,2(TL) > 448 MPa et une ténacité Kic (T-L) > 21 MPelm et avantageusement telle que Kic (T-L) > 23 MPelm, et ils présentent une vitesse de propagation de fissure mesurée selon la norme sur éprouvettes CCT, à fissure centrale, de largeur 100 mm et d'épaisseur 6.35 mm prélevée
Préférentiellement, la teneur en titane est comprise entre 0,01 et 0,05 % en poids. La teneur des impuretés fer et silicium doit être limitée pour éviter une dégradation des propriétés de fatigue et de ténacité.
Selon l'invention les produits selon l'invention contiennent moins de 0,1 % de Fe et moins de 0,1 % de Si. Préférentiellement la teneur en fer est inférieure à 0,08 % en poids et de préférence inférieure à 0,06% en poids. Préférentiellement la teneur en silicium est inférieure à 0,07 % en poids et de préférence inférieure à 0,05% en poids. Les autres éléments présents sont des impuretés inévitables dont la teneur est inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15 % en poids au total. Un élément non choisi parmi Cr, Sc, Hf, V, Ag et Zn a ainsi une teneur inférieure à
0,05 % en poids et de préférence inférieure à 0,03 % en poids. Si le Zr n'est pas choisi, sa teneur est inférieure à 0,04 % en poids et de préférence inférieure à 0,02 % en poids.
Les produits selon l'invention présentent des propriétés satisfaisantes en termes de compromis entre résistance mécanique et ténacité et des propriétés très avantageuses en termes de vitesse de propagation de fissure en fatigue et en termes de sensibilité à la déviation de fissure.
Ainsi, avantageusement les produits selon l'invention présentent, (i) pour une épaisseur comprise entre 50 et 75 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rp0,2(TL) > 435 MPa et de préférence Rp0,2(TL) > 455 MPa et une ténacité Kic (T-L) > 28 MPelm et avantageusement telle que Kic (T-L) > 30 MPelm, (ii) pour une épaisseur comprise entre 76 et 102 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rp0,2(TL) > 435 MPa et de préférence Rp0,2(TL) > 455 MPa et une ténacité Kic (T-L) > 25 MPelm et avantageusement telle que Kic (T-L) > 27 MPelm.
(iii) pour une épaisseur comprise entre 103 et 130 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rp0,2(TL) > 428 MPa et de préférence Rp0,2(TL) > 448 MPa et une ténacité Kic (T-L) > 23 MPelm et avantageusement telle que Kic (T-L) > 25 MPelm.
(iv) pour une épaisseur supérieure à 130 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité
Rp0,2(TL) > 428 MPa et de préférence Rp0,2(TL) > 448 MPa et une ténacité Kic (T-L) > 21 MPelm et avantageusement telle que Kic (T-L) > 23 MPelm, et ils présentent une vitesse de propagation de fissure mesurée selon la norme sur éprouvettes CCT, à fissure centrale, de largeur 100 mm et d'épaisseur 6.35 mm prélevée
8 à mi-épaisseur dans l'orientation L-S inférieure à 10-4 mm/cycle pour un AK =
20 MPelm et préférentiellement inférieure à 9.10-s mm/cycle pour un AK = 20 MPelm.
Les produits selon l'invention présentent également des propriétés avantageuses en termes de propension à la bifurcation de fissure. La bifurcation macroscopique de fissures lors de tests en fatigue dans la direction L-S, de la direction S vers la direction L a été
évaluée de deux façons.
Dans une première méthode, au moins 6 éprouvettes L-S CT, d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 niln (40 mm entre l'axe des trous et la face arrière de l'éprouvette) réalisées selon la Figure 1 sont testées en fatigue à la charge maximale d'au moins 3000 N, et un rapport de charge de R = 0.1, permettant de couvrir au cours de l'essai le domaine de AK
allant de 10 à 40 MPelm, où AK est la variation du facteur d'intensité de contrainte dans un cycle de charge. On observe sur les éprouvettes la face dans laquelle a lieu la rupture. Ceci est illustré par la Figure 5. Lorsque la rupture a lieu par la face arrière (1), comme pour la figure 5A, la bifurcation de fissure a été faible. Lorsque la rupture a lieu par la face supérieure (21) ou inférieure (22), comme pour la figure 5B ou 5C, la bifurcation de fissure a été plus significative. Pour les produits selon l'invention la propension à la bifurcation de fissure est faible et la rupture lors d'un test de fatigue dans la direction L - S à une charge maximale d'au moins 3000 N, R = 0,1, sur un lot d'au moins 6 éprouvettes CT d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm se fait majoritairement par la face arrière.
2 0 .. Dans une seconde méthode, on évalue la propension à la bifurcation de fissure en mesurant la distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L, pour une éprouvette L-S CT, d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm réalisée selon la Figure 1 et sont testées en fatigue à la charge maximale d'au moins 3000 N, et un rapport de charge de R = 0.1. La figure 5c montre un exemple d'évaluation de cette distance :
lorsque la fissure dévie, elle ne rejoint pas tout de suite la direction L et on peut ainsi mesurer la distance d. On considère que la fissure est dans la direction S ou de la direction L quand elle ne dévie pas de cette direction de plus de 100. Pour les produits selon l'invention la propension à
la bifurcation de fissure est faible et lors d'un test de fatigue dans la direction L - S à une charge maximale d'au moins 3000 N, R = 0,1, sur une éprouvette CT d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm la distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L est au moins 5 mm et de préférence au moins 10 mm.
20 MPelm et préférentiellement inférieure à 9.10-s mm/cycle pour un AK = 20 MPelm.
Les produits selon l'invention présentent également des propriétés avantageuses en termes de propension à la bifurcation de fissure. La bifurcation macroscopique de fissures lors de tests en fatigue dans la direction L-S, de la direction S vers la direction L a été
évaluée de deux façons.
Dans une première méthode, au moins 6 éprouvettes L-S CT, d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 niln (40 mm entre l'axe des trous et la face arrière de l'éprouvette) réalisées selon la Figure 1 sont testées en fatigue à la charge maximale d'au moins 3000 N, et un rapport de charge de R = 0.1, permettant de couvrir au cours de l'essai le domaine de AK
allant de 10 à 40 MPelm, où AK est la variation du facteur d'intensité de contrainte dans un cycle de charge. On observe sur les éprouvettes la face dans laquelle a lieu la rupture. Ceci est illustré par la Figure 5. Lorsque la rupture a lieu par la face arrière (1), comme pour la figure 5A, la bifurcation de fissure a été faible. Lorsque la rupture a lieu par la face supérieure (21) ou inférieure (22), comme pour la figure 5B ou 5C, la bifurcation de fissure a été plus significative. Pour les produits selon l'invention la propension à la bifurcation de fissure est faible et la rupture lors d'un test de fatigue dans la direction L - S à une charge maximale d'au moins 3000 N, R = 0,1, sur un lot d'au moins 6 éprouvettes CT d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm se fait majoritairement par la face arrière.
2 0 .. Dans une seconde méthode, on évalue la propension à la bifurcation de fissure en mesurant la distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L, pour une éprouvette L-S CT, d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm réalisée selon la Figure 1 et sont testées en fatigue à la charge maximale d'au moins 3000 N, et un rapport de charge de R = 0.1. La figure 5c montre un exemple d'évaluation de cette distance :
lorsque la fissure dévie, elle ne rejoint pas tout de suite la direction L et on peut ainsi mesurer la distance d. On considère que la fissure est dans la direction S ou de la direction L quand elle ne dévie pas de cette direction de plus de 100. Pour les produits selon l'invention la propension à
la bifurcation de fissure est faible et lors d'un test de fatigue dans la direction L - S à une charge maximale d'au moins 3000 N, R = 0,1, sur une éprouvette CT d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm la distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L est au moins 5 mm et de préférence au moins 10 mm.
9 Le procédé de fabrication d'une tôle de structure granulaire majoritairement recristallisée d'épaisseur au moins 50 mm selon l'invention comprend les étapes de coulée, homogénéisation, laminage à chaud, mise en solution, trempe, traction contrôlée et revenu.
Un alliage contenant des quantités contrôlées selon l'invention d'éléments d'alliage est coulé
sous forme de plaque.
La plaque est homogénéisée à une température d'au moins 490 C. De préférence la durée d'homogénéisation est au moins 12 heures. L'homogénéisation peut être réalisée en un ou plusieurs paliers. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, l'homogénéisation comprend au moins une étape dont la température est d'au moins 520 C et de préférence au moins 530 C, la durée pendant laquelle la température est supérieure à 520 C
étant au moins heures et de préférence au moins 30 heures.
Une étape de laminage à chaud est réalisée après réchauffage si nécessaire pour obtenir des tôles dont l'épaisseur est d'au moins 50 mm. Selon le premier mode de réalisation de l'invention la température de sortie de laminage à chaud est inférieure à 390 C, préférentiellement 15 inférieure à 380 C. La combinaison notamment des conditions de l'étape d'homogénéisation et de l'étape de laminage à chaud du premier mode de réalisation permet d'obtenir une structure finale après revenu majoritairement recristallisée notamment pour des produits dont la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V est au moins 0,08 % en poids.
De manière surprenante, les inventeurs ont constaté que les conditions selon ce premier mode de réalisation 20 permettent de diminuer la propension à la bifurcation de fissure.
Selon le second mode de réalisation, la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V
est inférieure à 0,08 % en poids et la température de sortie de laminage à
chaud est de préférence d'au moins 400 C et de préférence d'au moins 420 C.
Les tôles sont mises en solution par chauffage entre 490 et 540 C
préférentiellement pendant 15 minutes à 4 heures, les paramètres de mise en solution dépendant de l'épaisseur du produit.
Une trempe à l'eau froide est réalisée après mise en solution.
Le produit subit ensuite une traction contrôlée avec une déformation permanente comprise entre 1% et 7% et de préférence entre 2% et 6%. Le revenu est réalisé à une température comprise entre 130 C et 170 C et de préférence à une température comprise entre 140 C et 160 C
pendant une durée de 5 à 60 heures, ce qui résulte en un état T8. Dans certains cas, et en particulier pour certaines compositions préférées, le revenu est réalisé de manière préférée entre 140 et 160 C pendant 12 à 50 heures.
Les produits selon l'invention sont avantageusement utilisés dans la construction aéronautique.
L'utilisation des produits selon l'invention pour la réalisation d'un longeron d'aile d'avion ou d'une nervure d'aile d'avion est particulièrement avantageuse. L'utilisation des produits selon l'invention pour la réalisation d'un longeron d'aile d'avion est préférée, avantageusement pour 5 la partie inférieure, c'est-à-dire en liaison avec l'intrados de l'aile, d'un longeron soudé.
Exemples 1 0 Exemple 1 Cinq plaques en alliage Al-Cu-Li référencées A, B, C, D et E, ont été coulées.
Leur composition est donnée dans le Tableau 1.
Tableau 1. Composition (% en poids) des différentes plaques.
Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr Li Ag Zn A 0.03 0.04 3.57 0.38 0.33 0.03 0.08 0.87 0.35 0.05 B 0.03 0.04 3.59 0.38 0.33 0.03 0.08 0.92 0.36 0.03 C 0.03 0.04 3.68 0.38 0.34 0.03 0.08 0.92 0.38 0.04 D 0.02 0.01 3.50 0.55 0.33 0.03 0.08 0.88 0.36 0.04 E 0.03 0.05 3.53 0.38 0.40 0.03 0.09 0.89 0.38 <0.05 La plaque A a été homogénéisée en deux paliers de 36 heures à 504 C puis 48 heures à 530 C.
Les plaques B et C ont été homogénéisée en deux paliers de 8 heures à 496 C
puis 34 heures à 530 C. La plaque D a été homogénéisée 12 heures à 505 C. La plaque E a été
homogénéisée en deux paliers 8h à 500 C puis 36 heures à 527 C.
La plaque A a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 100 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 410 C et la température de sortie de laminage à
chaud était 361 C.
La plaque B a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 102 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 406 C et la température de sortie de laminage à
chaud était 350 C.
La plaque C a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 102 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 410 C et la température de sortie de laminage à
chaud était 360 C.
La plaque D a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 100 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 505 C et la température de sortie de laminage à chaud était 520 C.
La plaque E a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 100 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 481 C et la température de sortie de laminage à
chaud était 460 C.
Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution pendant 2 heures à 525 C
et trempées avec de l'eau froide.
Les tôles ainsi mises en solution et trempées ont été tractionnées de façon contrôlée, avec un allongement permanent de 4% et ont subi un revenu de 18 heures à 155 C (A, B, C et E) ou 24 h à 155 C (D).
1 0 Le taux de recristallisation des tôles ainsi obtenues a été mesuré sur des coupes micrographiques de surface 0,5 x 1 mm2 dans le plan L-TC à diverses positions dans l'épaisseur. Les résultats obtenus sont présentés dans le Tableau 2.
Tableau 2 : Mesures du taux de recristallisation (%) A B C D E
1/4 Epaisseur 67 75 72 13 <15 1/2 Epaisseur 60 58 60 5 <15 Des échantillons ont été testés mécaniquement pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques et leur ténacité. La résistance à la rupture Rõõ la limite d'élasticité conventionnelle à
0,2% d'allongement R0,2 et l'allongement à la rupture A sont données dans le Tableau 3 et la 2 0 ténacité Kic est donnée dans le tableau 4.
Tableau 3. Propriétés mécaniques statiques mesurées à 1/4 épaisseur (T/4) et à
mi-épaisseur (T/2).
Echantillon T/4 T/2 L TL L TL
Rõ, RpO,2 A (%) R., RpO,2 A (%) Ri. Rpo,2 A (%) Ri. R0,2 A
(%) MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa A 514 480 6.2 519 465 7.2 511 477 7.5 505 453 8.8 B
C 516 483 9.2 516 458 6.3 523 492 8.6 500 449 6.1 D 509 478 11.3 517 460 9.3 E 527 492 9.6 527 459 7.0 530 492 9.5 505 444 6.9 Tableau 4 . Facteur d'intensité de contrainte (Kic) mesuré à 1/4 épaisseur (T/4) et à mi-épaisseur (T/2) déterminé selon la norme ASTM E 399.
K1c MPa \im) Echantillon T/4 T/2 L-T T-L S-L L-S
A 32.3 35.1 B
C 36.0 29.1 27.7 48.9*
D 40.0* 32.9 31.2 E 37.7 29.8 31.0 * Déviation de fissure à 90 Des essais de propagation de fissure en fatigue sur des éprouvettes L-S ont été réalisés sur des échantillons provenant des tôles C et E. Les essais ont été réalisés selon la norme ASTM E647.
Ces essais sont réalisés sur éprouvettes CCT, à fissure centrale, de largeur 100 mm et d'épaisseur 6.35 mm.
La figure 2 montre les résultats de vitesse de propagation de fissure pour les échantillons testés 1 0 avec l'éprouvette CCT. Les résultats sont résumés dans le Tableau 5 ci-dessous.
Tableau 5. Résultats des essais de propagation de fissure en fatigue éprouvettes L-S selon la norme ASTM E647.
C E
da/dn pour AK = 10 MPelm 6.5 10-5 1.2 10-4 [mm/cycle]
da/dn pour AK = 20 MPelm 8.0 10-5 1.4 10-4 [mm/cycle]
da/dn pour AK = 30 MPelm 1.5 10-4 2.2 10-4 [mm/cycle]
En outre, pour examiner la susceptibilité à la déviation de fissure, 6 échantillons L-S selon la Figure 1 ont été prélevés dans les tôles A (échantillons Al, A2, Bi, B2, Cl, C2) et D
(échantillons 84A1, 84A2, 84B1, 84B2, 84C1, 84C2) et soumis à un essai en propagation en fatigue à la charge maximale de 4000 N, ou 3000 N lorsque spécifié, et un rapport de charge de 2 0 R = 0.1. Les repères 84A2 et A2, B2 et C2 ont été testés à 3000 N de force maximale plutôt que 4000 N. Les conditions permettent de couvrir au cours de l'essai le domaine de AK allant de 10 à 40 MPa-\im, où AK est la variation du facteur d'intensité de contrainte dans un cycle de charge.
Sur cette autre géométrie la différence de vitesse de propagation de fissure entre l'alliage recristallisé et l'alliage non recristallisé est illustrée par la Figure 4.
Les figures 3a et 3b montrent, respectivement, les échantillons issus des tôles A et D après .. l'essai en fatigue. Les échantillons issus de la tôle A selon l'invention présentent une bifurcation de fissure progressive avec dans 4 cas sur 6 (Cl, C2, Bi, A2) une rupture par la face arrière de l'éprouvette. La distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L est au moins 15 mm pour tous les échantillons issus de la tôle A, car dans aucun des cas la fissure ne rejoint la direction L. Tous les échantillons issus de la tôle D présentent une propension élevée à la bifurcation de fissure avec une rupture toujours par la face supérieure ou la face inférieure de l'éprouvette et une distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L inférieure à 3 mm: pour tous les échantillons la fissure passe directement de la direction S initiale à la direction L perpendiculaire.
La figure 4 montre les résultats de vitesse de propagation mesurés par la méthode de l'ouverture de la fissure, lors des essais sur éprouvettes CT. Ces essais montrent également que la vitesse de propagation est nettement plus lente, dans le sens L-S, pour la tôle A
selon l'invention.
2 0 Le produit majoritairement recristallisé selon l'invention présente une propagation de fissures en fatigue particulièrement avantageuse.
Exemple 2 Trois plaques en alliage Al-Cu-Li référencées F, G et H ont été coulées. Leur composition est donnée dans le Tableau 6.
Tableau 6. Composition (% en poids) des différentes plaques.
Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr Li Ag F 0.03 0.04 3.04 0.28 0.44 0.03 - 0.71 0.22 G 0.03 0.04 3.61 0.37 0.35 0.03 0.06 0.88 0.36 H 0.03 0.05 3.55 0.38 0.32 0.03 0.08 0.87 0.36 Des échantillons de format 14 mm x 50 mm x 56 mm ont été usinés à mi-largeur (L/2) et quart-épaisseur (T/4) des plaques de coulée. La figure 6 présente de tels échantillons d'épaisseur C
14 mm et de largueur B 50 mm. Les échantillons ont été homogénéisés en deux paliers de 5 heures à 505 C puis 12 heures à 525 C.
Les échantillons ont été déformés à chaud par bipoinçonnement à l'aide d'une machine de type Servotest 0, la température et la vitesse de déformation étaient respectivement 400 C et 1s-1. La figure 6 illustre une telle déformation par bipoinçonnement.
L'épaisseur finale de la portion déformée de largueur W (W=15 mm) était de 3.6mm, ce qui représente une réduction totale d'environ 74%. Une telle déformation est représentative d'une déformation industrielle par laminage à chaud d'une plaque de fonderie d'environ 400 mm à une épaisseur finale d'environ 100 mm.
Les échantillons ainsi obtenus ont été mis en solution pendant 2 heures à 525 C puis trempés à l'eau froide et ont subi un revenu.
Le taux de recristallisation à mi-épaisseur des échantillons a été évalué sur des coupes micrographiques de surface 0,5 x 1 mm2 dans le plan L-TC . Les résultats obtenus sont présentés dans le Tableau 7.
Tableau 7 : Mesure du taux de recristallisation (%) F G H
1/2 Epaisseur 100 70 48 Les échantillons F et G sont majoritairement recristallisés.
Un alliage contenant des quantités contrôlées selon l'invention d'éléments d'alliage est coulé
sous forme de plaque.
La plaque est homogénéisée à une température d'au moins 490 C. De préférence la durée d'homogénéisation est au moins 12 heures. L'homogénéisation peut être réalisée en un ou plusieurs paliers. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, l'homogénéisation comprend au moins une étape dont la température est d'au moins 520 C et de préférence au moins 530 C, la durée pendant laquelle la température est supérieure à 520 C
étant au moins heures et de préférence au moins 30 heures.
Une étape de laminage à chaud est réalisée après réchauffage si nécessaire pour obtenir des tôles dont l'épaisseur est d'au moins 50 mm. Selon le premier mode de réalisation de l'invention la température de sortie de laminage à chaud est inférieure à 390 C, préférentiellement 15 inférieure à 380 C. La combinaison notamment des conditions de l'étape d'homogénéisation et de l'étape de laminage à chaud du premier mode de réalisation permet d'obtenir une structure finale après revenu majoritairement recristallisée notamment pour des produits dont la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V est au moins 0,08 % en poids.
De manière surprenante, les inventeurs ont constaté que les conditions selon ce premier mode de réalisation 20 permettent de diminuer la propension à la bifurcation de fissure.
Selon le second mode de réalisation, la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V
est inférieure à 0,08 % en poids et la température de sortie de laminage à
chaud est de préférence d'au moins 400 C et de préférence d'au moins 420 C.
Les tôles sont mises en solution par chauffage entre 490 et 540 C
préférentiellement pendant 15 minutes à 4 heures, les paramètres de mise en solution dépendant de l'épaisseur du produit.
Une trempe à l'eau froide est réalisée après mise en solution.
Le produit subit ensuite une traction contrôlée avec une déformation permanente comprise entre 1% et 7% et de préférence entre 2% et 6%. Le revenu est réalisé à une température comprise entre 130 C et 170 C et de préférence à une température comprise entre 140 C et 160 C
pendant une durée de 5 à 60 heures, ce qui résulte en un état T8. Dans certains cas, et en particulier pour certaines compositions préférées, le revenu est réalisé de manière préférée entre 140 et 160 C pendant 12 à 50 heures.
Les produits selon l'invention sont avantageusement utilisés dans la construction aéronautique.
L'utilisation des produits selon l'invention pour la réalisation d'un longeron d'aile d'avion ou d'une nervure d'aile d'avion est particulièrement avantageuse. L'utilisation des produits selon l'invention pour la réalisation d'un longeron d'aile d'avion est préférée, avantageusement pour 5 la partie inférieure, c'est-à-dire en liaison avec l'intrados de l'aile, d'un longeron soudé.
Exemples 1 0 Exemple 1 Cinq plaques en alliage Al-Cu-Li référencées A, B, C, D et E, ont été coulées.
Leur composition est donnée dans le Tableau 1.
Tableau 1. Composition (% en poids) des différentes plaques.
Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr Li Ag Zn A 0.03 0.04 3.57 0.38 0.33 0.03 0.08 0.87 0.35 0.05 B 0.03 0.04 3.59 0.38 0.33 0.03 0.08 0.92 0.36 0.03 C 0.03 0.04 3.68 0.38 0.34 0.03 0.08 0.92 0.38 0.04 D 0.02 0.01 3.50 0.55 0.33 0.03 0.08 0.88 0.36 0.04 E 0.03 0.05 3.53 0.38 0.40 0.03 0.09 0.89 0.38 <0.05 La plaque A a été homogénéisée en deux paliers de 36 heures à 504 C puis 48 heures à 530 C.
Les plaques B et C ont été homogénéisée en deux paliers de 8 heures à 496 C
puis 34 heures à 530 C. La plaque D a été homogénéisée 12 heures à 505 C. La plaque E a été
homogénéisée en deux paliers 8h à 500 C puis 36 heures à 527 C.
La plaque A a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 100 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 410 C et la température de sortie de laminage à
chaud était 361 C.
La plaque B a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 102 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 406 C et la température de sortie de laminage à
chaud était 350 C.
La plaque C a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 102 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 410 C et la température de sortie de laminage à
chaud était 360 C.
La plaque D a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 100 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 505 C et la température de sortie de laminage à chaud était 520 C.
La plaque E a été laminée à chaud jusqu'à une tôle d'épaisseur 100 mm, la température d'entrée de laminage à chaud était 481 C et la température de sortie de laminage à
chaud était 460 C.
Les tôles ainsi obtenues ont été mises en solution pendant 2 heures à 525 C
et trempées avec de l'eau froide.
Les tôles ainsi mises en solution et trempées ont été tractionnées de façon contrôlée, avec un allongement permanent de 4% et ont subi un revenu de 18 heures à 155 C (A, B, C et E) ou 24 h à 155 C (D).
1 0 Le taux de recristallisation des tôles ainsi obtenues a été mesuré sur des coupes micrographiques de surface 0,5 x 1 mm2 dans le plan L-TC à diverses positions dans l'épaisseur. Les résultats obtenus sont présentés dans le Tableau 2.
Tableau 2 : Mesures du taux de recristallisation (%) A B C D E
1/4 Epaisseur 67 75 72 13 <15 1/2 Epaisseur 60 58 60 5 <15 Des échantillons ont été testés mécaniquement pour déterminer leurs propriétés mécaniques statiques et leur ténacité. La résistance à la rupture Rõõ la limite d'élasticité conventionnelle à
0,2% d'allongement R0,2 et l'allongement à la rupture A sont données dans le Tableau 3 et la 2 0 ténacité Kic est donnée dans le tableau 4.
Tableau 3. Propriétés mécaniques statiques mesurées à 1/4 épaisseur (T/4) et à
mi-épaisseur (T/2).
Echantillon T/4 T/2 L TL L TL
Rõ, RpO,2 A (%) R., RpO,2 A (%) Ri. Rpo,2 A (%) Ri. R0,2 A
(%) MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa A 514 480 6.2 519 465 7.2 511 477 7.5 505 453 8.8 B
C 516 483 9.2 516 458 6.3 523 492 8.6 500 449 6.1 D 509 478 11.3 517 460 9.3 E 527 492 9.6 527 459 7.0 530 492 9.5 505 444 6.9 Tableau 4 . Facteur d'intensité de contrainte (Kic) mesuré à 1/4 épaisseur (T/4) et à mi-épaisseur (T/2) déterminé selon la norme ASTM E 399.
K1c MPa \im) Echantillon T/4 T/2 L-T T-L S-L L-S
A 32.3 35.1 B
C 36.0 29.1 27.7 48.9*
D 40.0* 32.9 31.2 E 37.7 29.8 31.0 * Déviation de fissure à 90 Des essais de propagation de fissure en fatigue sur des éprouvettes L-S ont été réalisés sur des échantillons provenant des tôles C et E. Les essais ont été réalisés selon la norme ASTM E647.
Ces essais sont réalisés sur éprouvettes CCT, à fissure centrale, de largeur 100 mm et d'épaisseur 6.35 mm.
La figure 2 montre les résultats de vitesse de propagation de fissure pour les échantillons testés 1 0 avec l'éprouvette CCT. Les résultats sont résumés dans le Tableau 5 ci-dessous.
Tableau 5. Résultats des essais de propagation de fissure en fatigue éprouvettes L-S selon la norme ASTM E647.
C E
da/dn pour AK = 10 MPelm 6.5 10-5 1.2 10-4 [mm/cycle]
da/dn pour AK = 20 MPelm 8.0 10-5 1.4 10-4 [mm/cycle]
da/dn pour AK = 30 MPelm 1.5 10-4 2.2 10-4 [mm/cycle]
En outre, pour examiner la susceptibilité à la déviation de fissure, 6 échantillons L-S selon la Figure 1 ont été prélevés dans les tôles A (échantillons Al, A2, Bi, B2, Cl, C2) et D
(échantillons 84A1, 84A2, 84B1, 84B2, 84C1, 84C2) et soumis à un essai en propagation en fatigue à la charge maximale de 4000 N, ou 3000 N lorsque spécifié, et un rapport de charge de 2 0 R = 0.1. Les repères 84A2 et A2, B2 et C2 ont été testés à 3000 N de force maximale plutôt que 4000 N. Les conditions permettent de couvrir au cours de l'essai le domaine de AK allant de 10 à 40 MPa-\im, où AK est la variation du facteur d'intensité de contrainte dans un cycle de charge.
Sur cette autre géométrie la différence de vitesse de propagation de fissure entre l'alliage recristallisé et l'alliage non recristallisé est illustrée par la Figure 4.
Les figures 3a et 3b montrent, respectivement, les échantillons issus des tôles A et D après .. l'essai en fatigue. Les échantillons issus de la tôle A selon l'invention présentent une bifurcation de fissure progressive avec dans 4 cas sur 6 (Cl, C2, Bi, A2) une rupture par la face arrière de l'éprouvette. La distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L est au moins 15 mm pour tous les échantillons issus de la tôle A, car dans aucun des cas la fissure ne rejoint la direction L. Tous les échantillons issus de la tôle D présentent une propension élevée à la bifurcation de fissure avec une rupture toujours par la face supérieure ou la face inférieure de l'éprouvette et une distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L inférieure à 3 mm: pour tous les échantillons la fissure passe directement de la direction S initiale à la direction L perpendiculaire.
La figure 4 montre les résultats de vitesse de propagation mesurés par la méthode de l'ouverture de la fissure, lors des essais sur éprouvettes CT. Ces essais montrent également que la vitesse de propagation est nettement plus lente, dans le sens L-S, pour la tôle A
selon l'invention.
2 0 Le produit majoritairement recristallisé selon l'invention présente une propagation de fissures en fatigue particulièrement avantageuse.
Exemple 2 Trois plaques en alliage Al-Cu-Li référencées F, G et H ont été coulées. Leur composition est donnée dans le Tableau 6.
Tableau 6. Composition (% en poids) des différentes plaques.
Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr Li Ag F 0.03 0.04 3.04 0.28 0.44 0.03 - 0.71 0.22 G 0.03 0.04 3.61 0.37 0.35 0.03 0.06 0.88 0.36 H 0.03 0.05 3.55 0.38 0.32 0.03 0.08 0.87 0.36 Des échantillons de format 14 mm x 50 mm x 56 mm ont été usinés à mi-largeur (L/2) et quart-épaisseur (T/4) des plaques de coulée. La figure 6 présente de tels échantillons d'épaisseur C
14 mm et de largueur B 50 mm. Les échantillons ont été homogénéisés en deux paliers de 5 heures à 505 C puis 12 heures à 525 C.
Les échantillons ont été déformés à chaud par bipoinçonnement à l'aide d'une machine de type Servotest 0, la température et la vitesse de déformation étaient respectivement 400 C et 1s-1. La figure 6 illustre une telle déformation par bipoinçonnement.
L'épaisseur finale de la portion déformée de largueur W (W=15 mm) était de 3.6mm, ce qui représente une réduction totale d'environ 74%. Une telle déformation est représentative d'une déformation industrielle par laminage à chaud d'une plaque de fonderie d'environ 400 mm à une épaisseur finale d'environ 100 mm.
Les échantillons ainsi obtenus ont été mis en solution pendant 2 heures à 525 C puis trempés à l'eau froide et ont subi un revenu.
Le taux de recristallisation à mi-épaisseur des échantillons a été évalué sur des coupes micrographiques de surface 0,5 x 1 mm2 dans le plan L-TC . Les résultats obtenus sont présentés dans le Tableau 7.
Tableau 7 : Mesure du taux de recristallisation (%) F G H
1/2 Epaisseur 100 70 48 Les échantillons F et G sont majoritairement recristallisés.
Claims (10)
1. Produit laminé d'épaisseur au moins 50 mm en alliage d'aluminium comprenant en %
en poids 2,2 à 3,9 % de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 %
de Mn ;
0,01 à 0,15 % de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité
dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à
0,5 % pour Hf et pour V, moins de 0,1 % de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % chacune et 0,15% au total ;
caractérisé en ce que sa structure granulaire est majoritairement recristallisée entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur.
en poids 2,2 à 3,9 % de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 %
de Mn ;
0,01 à 0,15 % de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité
dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 % pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à
0,5 % pour Hf et pour V, moins de 0,1 % de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % chacune et 0,15% au total ;
caractérisé en ce que sa structure granulaire est majoritairement recristallisée entre le 1/4 et la 1/2 épaisseur.
2. Produit laminé selon la revendication 1 caractérisé en ce que son épaisseur est comprise entre 80 et 130 mm.
3. Produit laminé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé
en ce que la teneur maximale en Li est 1,5 % en poids.
en ce que la teneur maximale en Li est 1,5 % en poids.
4. Produit laminé selon une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V est inférieure à 0,08 %
en poids.
en poids.
5. Produit laminé selon une quelconque des revendications 1 à 4 présentant (i) pour une épaisseur comprise entre 50 et 75 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité R p0,2(TL) >= 435 MPa et de préférence R p0,2(TL) >=
455 MPa et une ténacité K1c (T-L) >= 28 MPa.sqroot.m et avantageusement telle que K1C
(T-L) >= 30 MPa-\im, (ii) pour une épaisseur comprise entre 76 et 102 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rpo,2(TL)>= 435 MPa et de préférence Rpo,2(TL)>= 455 MPa et une ténacité Kic (T-L) >= 25 MPa-\im et avantageusement telle que Kic (T-L) >= 27 MPa-.sqroot.m.
(iii) pour une épaisseur comprise entre 103 et 130 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rpo,2(TL) >= 428 MPa et de préférence Rpo,2(TL) >=
448 MPa et une ténacité K1C (T-L) >= 23 MPa.sqroot.m et avantageusement telle que K1C
(T-L)>= 25 MPa.sqroot.m.
(iv) pour une épaisseur supérieure à 130 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité
R p0.2(TL) >= 428 MPa et de préférence Rp0.2(TL) >= 448 MPa et une ténacité K1C (T-L) >= 21 MPa.sqroot.m et avantageusement telle que K1C (T-L) >= 23 MPa.sqroot.m, et présentant une vitesse de propagation de fissure mesurée selon la norme sur éprouvettes CCT, à fissure centrale, de largeur 100 mm et d'épaisseur 6.35 mm prélevée à mi-épaisseur dans l'orientation L-S inférieure à 10 -4 mm/cycle pour un .DELTA.K =
20 MPa.sqroot.m.
455 MPa et une ténacité K1c (T-L) >= 28 MPa.sqroot.m et avantageusement telle que K1C
(T-L) >= 30 MPa-\im, (ii) pour une épaisseur comprise entre 76 et 102 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rpo,2(TL)>= 435 MPa et de préférence Rpo,2(TL)>= 455 MPa et une ténacité Kic (T-L) >= 25 MPa-\im et avantageusement telle que Kic (T-L) >= 27 MPa-.sqroot.m.
(iii) pour une épaisseur comprise entre 103 et 130 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité Rpo,2(TL) >= 428 MPa et de préférence Rpo,2(TL) >=
448 MPa et une ténacité K1C (T-L) >= 23 MPa.sqroot.m et avantageusement telle que K1C
(T-L)>= 25 MPa.sqroot.m.
(iv) pour une épaisseur supérieure à 130 mm, à quart-épaisseur, une limite d'élasticité
R p0.2(TL) >= 428 MPa et de préférence Rp0.2(TL) >= 448 MPa et une ténacité K1C (T-L) >= 21 MPa.sqroot.m et avantageusement telle que K1C (T-L) >= 23 MPa.sqroot.m, et présentant une vitesse de propagation de fissure mesurée selon la norme sur éprouvettes CCT, à fissure centrale, de largeur 100 mm et d'épaisseur 6.35 mm prélevée à mi-épaisseur dans l'orientation L-S inférieure à 10 -4 mm/cycle pour un .DELTA.K =
20 MPa.sqroot.m.
6. Produit laminé selon une quelconque des revendications 1 à 5 présentant une faible propension à la bifurcation de fissure caractérisée en ce que la rupture lors d'un test de fatigue dans la direction L - S à une charge maximale d'au moins 3000 N, R =
0,1, sur un lot d'au moins 6 éprouvettes CT d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm se fait majoritairement par la face arrière (1).
0,1, sur un lot d'au moins 6 éprouvettes CT d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm se fait majoritairement par la face arrière (1).
7. Produit laminé selon une quelconque des revendications 1 à 6 présentant une faible propension à la bifurcation de fissure caractérisée en ce que lors d'un test de fatigue dans la direction L - S à une charge maximale d'au moins 3000 N, R = 0,1, sur une éprouvette CT d'épaisseur 10 mm et de largeur totale 50 mm la distance d sur laquelle la fissure n'est ni dans la direction S initiale, ni dans la direction L est au moins 5 mm et de préférence au moins 10 mm.
8. Procédé de fabrication d'une tôle selon une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant :
a) la coulée d'une plaque, en alliage d'aluminium comprenant en % en poids 2,2 à 3,9 %
de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 % de Mn ; 0,01 à 0,15 %
de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 %
pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % pour Hf et pour V, moins de 0,1 %
de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15% au total ;
b) l'homogénéisation de ladite plaque à une température d'au moins 490°C, c) le laminage à chaud de ladite plaque pour obtenir une tôle d'au moins 50 mm d' épaisseur, d) la mise en solution entre 490°C et 540 °C, e) la trempe à l'eau froide, f) la traction contrôlée de la dite tôle avec une déformation permanente de 1 à 7 %, g) le revenu de ladite tôle par chauffage entre 130°C et 170 °C
pendant 5 à 60 heures, caractérisé en ce que la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V
est inférieure à 0,08 % en poids et/ou en ce que lors de l'étape b) l'homogénéisation comprend au moins une étape dont la température est d'au moins 520 °C, la durée pendant laquelle la température est supérieure à 520 °C étant au moins 20 heures et lors de l'étape c) la température de sortie du laminage à chaud est inférieure à 390 °C.
a) la coulée d'une plaque, en alliage d'aluminium comprenant en % en poids 2,2 à 3,9 %
de Cu, 0,7 à 1,8 % de Li, 0,1 à 0,8 % de Mg, 0,1 à 0,6 % de Mn ; 0,01 à 0,15 %
de Ti, au moins un élément choisi parmi Zn et Ag, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,2 à 0,8 % pour Zn et 0,1 à 0,5 % pour Ag, optionnellement au moins un élément choisi parmi Zr, Cr, Sc, Hf, et V, la quantité dudit élément s'il est choisi étant 0,04 à 0,18 %
pour Zr, 0,05 à 0,3 % pour Cr et pour Sc, 0,05 à 0,5 % pour Hf et pour V, moins de 0,1 %
de Fe, moins de 0,1 % de Si reste aluminium et impuretés inévitables, d'une teneur inférieure à 0,05 % en poids chacune et 0,15% au total ;
b) l'homogénéisation de ladite plaque à une température d'au moins 490°C, c) le laminage à chaud de ladite plaque pour obtenir une tôle d'au moins 50 mm d' épaisseur, d) la mise en solution entre 490°C et 540 °C, e) la trempe à l'eau froide, f) la traction contrôlée de la dite tôle avec une déformation permanente de 1 à 7 %, g) le revenu de ladite tôle par chauffage entre 130°C et 170 °C
pendant 5 à 60 heures, caractérisé en ce que la somme de la teneur des éléments Zr, Cr, Sc, Hf, et V
est inférieure à 0,08 % en poids et/ou en ce que lors de l'étape b) l'homogénéisation comprend au moins une étape dont la température est d'au moins 520 °C, la durée pendant laquelle la température est supérieure à 520 °C étant au moins 20 heures et lors de l'étape c) la température de sortie du laminage à chaud est inférieure à 390 °C.
9. Utilisation d'une tôle selon une quelconque des revendications 1 à 7 pour la réalisation d'un longeron d'aile d'avion ou d'une nervure d'aile d'avion
10. Utilisation selon la revendication 9 pour la partie inférieure d'un longeron soudé.
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