Des chercheurs de l’Université d’État de Belgorod (BSU) et de l’Institut des sciences et technologies de Skolkovo (Skoltech) ont étudié les alliages d’aluminium au niveau atomique et ont trouvé des modèles qui contribueront à améliorer leur structure. Les résultats seront utiles pour développer de nouveaux alliages pour les avions modernes.
Selon Marat Gazizov, chercheur principal au Laboratoire BSU des propriétés mécaniques des matériaux nanostructurés et résistants à la chaleur, l’étude s’est concentrée sur le système Al-Cu-Mg-Ag utilisé pour la peau de l’aile et du fuselage. Les alliages d’aluminium utilisés dans les structures d’avions présentent de nombreux avantages, tels qu’un faible poids et une résistance à l’usure et à la rupture à des températures élevées, ainsi qu’aux charges cycliques et aux chocs.
« L’aluminium est combiné avec du cuivre (Cu), du magnésium (Mg), de l’argent (Ag) et certains autres éléments pour obtenir les propriétés souhaitées. Ce processus appelé alliage peut améliorer considérablement la résistance du matériau traité par des méthodes thermiques ou thermomécaniques spécifiques. » explique Marat Gazizov.
L’alliage Al-Cu-Mg-Ag permet d’obtenir des alliages à haute résistance thermique, mais selon le porteur de projet, l’évolution de la structure et des propriétés mécaniques de l’alliage dans différents modes de traitement thermique ou thermomécanique et conditions opératoires est encore mal connue, ce qui explique la choix du thème de cette étude.
Marat Gazizov ajoute que les alliages sont utilisés comme matériau de structure pour les pièces et les assemblages exposés à des températures élevées, ce qui nécessite une combinaison unique de résistance, de ténacité à la rupture et de résistance élevée à la croissance des fissures de fatigue.
« De nos jours, la simulation par ordinateur n’est plus considérée comme une « baguette magique » et est couramment utilisée pour étudier les effets au niveau atomique. En expérimentant avec l’alliage d’aluminium résistant à la chaleur contenant de très petites quantités de cuivre, de magnésium et d’argent, nous avons observé la formation de particules dispersées d’une épaisseur de quelques nanomètres seulement qui rendent l’alliage beaucoup plus résistant malgré leur petite taille.De plus, les particules se sont révélées cohérentes et s’intègrent bien dans la matrice d’aluminium, comme les pièces d’un puzzle, bien qu’avec de légères distorsions dans leur structure atomique. De plus, nous avons constaté que la structure des particules et, par conséquent, le comportement mécanique de l’alliage traité thermiquement changent selon un certain schéma », note Anton Boev, chercheur à Skoltech.
L’étude, publiée dans la revue Caractérisation des matériaux, améliore la compréhension des propriétés mécaniques et de la structure uniques des alliages d’aluminium. La combinaison des propriétés mécaniques obtenues par l’équipe contribuera à prolonger la durée de vie des structures d’avions réalisées à partir de ces matériaux.
MR Gazizov et al, Interfaces de bord des plaques Ω dans un alliage Al-Cu-Mg-Ag vieilli au pic, Caractérisation des matériaux (2022). DOI : 10.1016/j.matchar.2022.111747