Relation microstructure-propriétés mécaniques lors du soudage par friction malaxage (FSW) d'aluminium aéronautique

Abstract

L'alliage 2017A T-451 (Al-Cu) est utilisé dans le cadre de l'allègement des structures d'aéronefs. Cependant, cet alliage est difficilement soudable par voie classique. Le soudage par friction malaxage (FSW) est un nouveau procédé permettant l'assemblage à l'état solide et donc de supprimer les défauts liés à la solidification. A travers cette étude, une partie expérimentale avec une approche globale et locale a été menée, dédiée à l’étude de la microstructure des soudures FSW et la caractérisation par DRX, DSC, MEB et microscopie optique afin de mettre en évidence les interactions entre les propriétés mécaniques et l'état micro-structural, la précipitation et la recristallisation qui ont lieu durant le soudage. Aussi, une partie numérique consacrée à la simulation du procédé FSW a été réalisée afin de déterminer la distribution de la température et l’écoulement de la matière lors du soudage FSW. Les courbes de traction ont permis de constater que les différentes zones constituant le joint présentent des comportements mécaniques différents. Dans le domaine de la fatigue, les résultats d’essais montrent que le procédé de soudage réduit la durée de vie des joints soudés par FSW en terme nombre de cycles de 106 à 104 pour un état de contrainte de 120 MPa et de 105 à 103 pour un état de contrainte de 140 et 160 MPa. La formulation ALE s’est avérée tout à fait applicable au FSW sans modifications significatives autres que celles liées aux conditions aux limites.