La métallurgie a joué un rôle clé dans le développement de l’aviation. Avec la découverte de nouveaux matériaux, de nouvelles applications ont été trouvées pour les appliquer également et améliorer considérablement les conceptions existantes.
L’aluminium semble être le roi dans la construction aéronautique, bien que de nouveaux alliages aient été appliqués ces dernières années. Ces superalliages sont encore assez chers pour le constructeur d’avions. Avec son bon rapport résistance / poids et coût, l’aluminium est encore très largement utilisé dans l’industrie.
Les développements actuels indiquent que de plus en plus de fabricants (Boeing, Airbus) utilisent la fibre de carbone et d’autres matériaux non métalliques dans la construction aéronautique, car ceux-ci peuvent être fabriqués sous presque toutes les formes et courbures. Au fil du temps, ces matériaux devront se révéler aussi fiables que l’aluminium pour résister aux dommages causés par les UV. Une bonne application de peinture résistante aux UV aidera également.
Alcoa développe un alliage aluminium-lithium de 3e génération qui promet encore plus de réduction de poids et d’économies de coûts sans avoir besoin de protection contre la foudre comme c’est le cas dans les avions composites intensifs.
Alliages d’aluminium
Les alliages d’aluminium sont identifiés par un système de numérotation à quatre chiffres. Le premier chiffre donne le groupe d’alliages et les autres les alliages présents dans le mélange. Ci-dessous, nous avons compilé une liste des alliages d’aluminium d’aéronefs les plus couramment utilisés et de leurs propriétés respectives.
Traitement thermique
L’utilisation de cuivre (Cu) et de zinc (Zi) dans un alliage avec de l’aluminium modifie ses propriétés de telle sorte que l’alliage peut être durci et ramolli par l’utilisation de la chaleur. La désignation de trempe résultante est indiquée par une combinaison de lettres et de chiffres suivant les numéros d’alliage.
Désignation de température
Les désignations de température les plus courantes que nous trouvons sont T3 et T6. T3 est une solution traitée thermiquement et travaillée à froid par le processus d’aplatissement. T6 est également traité thermiquement en solution mais vieilli artificiellement.
Composition
Chaque alliage a ses propres propriétés en fonction de la composition des éléments d’alliage, par exemple l’alliage 2024 contient 4,5% de cuivre (Cu), 0,6% de Manganèse (Mn) et 1,5% de Magnésium (Mg) ajoutés. 6061 a 0,25% de cuivre, 0,6% de Silicium (Si), 1,0% de magnésium et 0,25% de chrome (Ch) ajouté et 5052 est 2,5% de magnésium et 0,25% de chrome. L’alliage 3003 ne contient que 1,2% de manganèse ajouté.
Propriétés mécaniques
Les propriétés mécaniques d’un alliage sont un facteur important dans la décision de l’utiliser pendant la construction. Dans la liste ci-dessous, nous donnons quelques propriétés typiques:
2024-T3
C’est le plus commun des alliages d’aluminium à haute résistance. C’est une qualité d’avion de haute qualité. La feuille d’aluminium 2024-T3 est considérée comme l’alliage d’avion en raison de sa résistance et de son excellente résistance à la fatigue. La résistance à la corrosion est inférieure à 6061, d’où les versions alclad. Le soudage n’est généralement pas recommandé. Les utilisations typiques de la tôle d’aluminium Alclad 2024-T3 sont les peaux de fuselage et d’ailes, les capots, les structures d’avions et également la réparation et la restauration en raison de sa finition très brillante (Alclad 2024-T3). Sa résistance ultime est de 62000 PSI avec une résistance au cisaillement de 40000 PSI.
6061-T6
Cet alliage a une très bonne résistance à la corrosion et une capacité de finition, le soudage se fait également sans problème. Le niveau de résistance de la tôle d’aluminium 6061-T6 est d’environ celui de l’acier doux. La feuille d’aluminium 6061-T6 peut être fabriquée selon la plupart des techniques couramment utilisées. Les utilisations typiques sont les tapis d’atterrissage d’avions, les carrosseries et les cadres de camions, les composants structurels et plus encore. La résistance ultime est de 45000 PSI avec une résistance au cisaillement de 30000 PSI.
5052-H32
Celui-ci a la résistance la plus élevée de la série d’alliages NON chauffables. Ce n’est pas structurel. la feuille d’aluminium 5052 a une résistance à la fatigue plus élevée que la plupart des alliages. la feuille d’aluminium 5052 présente une excellente résistance à la corrosion, en particulier dans les applications marines et une excellente maniabilité. Cette feuille d’aluminium est couramment utilisée pour construire des réservoirs de carburant.
3003-H14
Le plus largement utilisé des alliages d’aluminium, l’aluminium pur avec du manganèse ajouté pour la résistance, environ 20% plus résistant que la série 100. La feuille d’aluminium 3003-H14 a une grande maniabilité et peut être emboutie, filée, soudée ou brasée. la feuille d’aluminium 3003 est traitable sans chaleur. Cette feuille d’aluminium est largement utilisée pour les capots et le placage de chicanes. La résistance ultime est de 21000 PSI avec une résistance au cisaillement de 14000 PSI.
7075
Les constructeurs aéronautiques utilisent des alliages à haute résistance (principalement l’alliage 7075) pour renforcer les structures d’avions en aluminium. L’alliage d’aluminium 7075 contient du cuivre (1,6%), du magnésium (2,5%) et du zinc (5,6%) pour une résistance ultime, mais la teneur en cuivre le rend très difficile à souder. D’un autre côté, il anodise vraiment magnifiquement. 7075 a la meilleure usinabilité et il en résultera une très belle finition. La résistance ultime est de 33000 PSI (-0) et 82000 PSI (-T6) avec une résistance au cisaillement de 22000 PSI (-0) et 49000 PSI (-T6).
écrit par EAI.
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