Les nouveaux alliages d’aluminium pour l’aéronautique

The new aluminium alloys for the aeronautical industry

¹ Centre de Recherche et Développement de Voreppe, Cegedur Pechiney
² Direction de la Technologie, Département Techniques avancées, Cegedur Pechiney

Résumé

Les alliages d’aluminium à haute résistance occupent une place de choix dans le domaine des transports aéronautiques. A l’heure actuelle 80 % environ du poids de la structure à vide d’un avion de transport civil est constitué par ces alliages d’aluminium. Cette position de leader a pu être conservée grâce aux perfectionnements apportés aux alliages, et à la mise au point de nuances à forte résistance mécanique, forte ténacité, et bonne résistance à la corrosion qui ont noms 7475, 7010, 7050, 2124 etc... Cependant l’intensification de la concurrence en matière de matériaux pour le transport aérien a conduit l’industrie de l’aluminium à s’engager sur de vastes programmes de recherches visant à développer de nouveaux alliages qui constituent une véritable mutation par rapport aux matériaux courants.

Une première étape, très prometteuse, a pour objectif principal une réduction de la densité des alliages d’aluminium par introduction de lithium. Actuellement d’excellents résultats ont été obtenus par ajout de 2 à 3 % de lithium qui entraîne une réduction de densité de l’ordre de 10 %. Le démarrage industriel de ces alliages obtenus par la métallurgie du lingot est un fait acquis.

Une deuxième étape de développement de nouveaux matériaux s’appuie sur la métallurgie des poudres préalliées et sur la réalisation de composites à matrice aluminium. L’intérêt de ces matériaux repose sur des améliorations très importantes de résistance, de module spécifique, de tenue en fatigue, de tenue à chaud et de résistance améliorée au frottement et à l’usure.

Les résultats récents obtenus dans ces trois grands domaines d’activité, le potentiel important des progrès attendus dans les années à venir, la variété des alliages et des produits à l’étude font penser que l’aluminium restera le matériau privilégié dans le domaine de la construction aéronautique.

Abstract

High performance aluminium alloys hold a leading position in the field or air transport. These alloys account for 80 % of the structural weight of a civil aircraft at the moment. This leading position was maintained through the improvements of the alloys and the design of new alloys with high strength, high toughness and increased corrosion resistance such as the 7475, 7010, 7050 and 2124 alloys. However, the increasing challenge between materials for aircraft industries led the aluminium industry to start large research programs aiming to develop new alloys having outstanding properties with respect to usual materials.

The first and very promising step had the objective of reducing the density of aluminium alloys by introducing lithium. Actually excellent results were obtained by addition of 2 % to 3 % lithium with a reduction of density of about 10 °7o. Industrial production of these alloys by ingot metallurgy has already started.

A second step for the development of new materials relies on the densification of prealloyed powders and the production of aluminium matrix composites. These materials exhibit very important improvements in the fields of strength, specific modulus, fatigue resistance, intermediate temperature strength and wear resistance.

The recent results obtained in these areas as well as the potential improvements in the near future and the variety of products and alloys under development will maintain the leading position of aluminium in the field of aircraft industry.