Aluminium 2618

Qu’est-ce que l’alliage d’aluminium 2618 (Hiduminium RR58) et comment a-t-il été développé ?

Genèse et objectifs industriels

L’alliage 2618 (UNS A92618) est un Al–Cu–Mg mis au point dans les années 1950 pour les zones aéronautiques soumises à haute température. Il est initialement développé par High Duty Alloys (lié à Rolls-Royce) sous le nom Hiduminium RR58 pour des pièces forgées de moteurs à réaction. L’objectif visait une meilleure résistance au fluage vers 100–150 °C grâce à des additions Fe/Ni, les Al–Cu–Mg « classiques » (comme le 2024) ayant tendance à faiblir dans cette plage. Cette composition a offert un compromis robuste entre tenue à chaud, usinabilité et disponibilité industrielle.

Concorde : consécration et usage structurel

Sous la désignation française AU2GN, le RR58 est choisi comme matériau principal du Concorde dans les années 1960. La grande majorité de sa cellule était en 2618, ce qui permettait de supporter des températures d’environ 120 °C au niveau des revêtements en vol supersonique prolongé. L’alliage a été fourni en tôles plaquées, plaques usinées, pièces forgées et profilés extrudés, couvrant les exigences de structure et de maintenance.

Quelles sont les compositions, désignations et normes du 2618 ?

Désignations, variantes et normes

Le 2618A est un alliage corroyé durcissable (mise en solution + vieillissement). À l’international, on rencontre les variantes 2618 et 2618A (Europe, EN 573-3), la spécification DTD 5014A (ancien standard britannique), des références AMS et AIR 9048 selon la forme et l’usage. La variante 2618A admet de très faibles teneurs en Zn et Mn (≤ 0,20 % chacun), sans effet notable sur les propriétés globales (voir la comparaison sur ce site).

Rôle métallurgique des éléments d’alliage

Cu et Mg assurent le durcissement par précipitation via la famille S/S’ (Al₂CuMg). En complément, Fe et Ni génèrent des dispersoïdes (par ex. Al₉FeNi) qui stabilisent la microstructure à chaud et améliorent la résistance au fluage. Un excès de phases grossières peut toutefois fragiliser : la présence contrôlée de Fe/Ni dans le 2618, quoique singulière, est donc intentionnelle. Le Mn est limité dans la composition originelle pour ne pas perturber la précipitation des phases Al–Fe–Ni.

Quelles propriétés mécaniques le 2618 offre-t-il selon l’état ?

Résistance en traction et ductilité (20 °C)

En T6/T61 (vieillissement typique : 185 °C pendant ~20 h), on observe : Rm ~ 400–440 MPa, Rp_0,2 ~ 320–370 MPa, et A ~ 5–10 %. Plus concrètement, les propriétés longitudinales du 2618A en plaques (12,5–40 mm) atteignent Rm = 430 MPa, Rp_0,2 = 370 MPa, A = 8 %. Sa résistance statique reste légèrement au-dessous d’un 2014-T6, et bien moindre qu’un 7075-T6 à froid. En revanche, la stabilité du 2618 à 120–150 °C lui confère un avantage en service chaud.

Fatigue, fluage et dureté (T61/T851)

Sa limite d’endurance en flexion rotative (R = −1 ; essai RR Moore) est d’environ 124 MPa (≈ 18 000 psi). La sensibilité à la température est plus faible que celle d’autres Al–Cu–Mg, avec une tenue au fluage notable grâce aux dispersoïdes Al₉FeNi. D’où son emploi sur des composants soumis à cycles thermiques et mécaniques (pistons, rotors).

La dureté Brinell en T61 se situe autour de 115–120 HB. Sur des plaques en T851, on rencontre typiquement : Rm ~ 400 MPa, Rp_0,2 ~ 320 MPa, A ~ 5 %.

Quelles propriétés physiques et thermiques caractérisent le 2618 ?

Densité, module et fusion

La densité est d’environ 2,75 g/cm³. Le module d’élasticité est proche de 73 GPa. Le solidus se situe vers 549 °C et le liquidus vers 638 °C.

Conductivités et effet de la température

À 25 °C, la conductivité thermique du 2618 est d’environ 146 W/m·K, et sa conductivité électrique d’environ 37 % IACS. Son coefficient de dilatation linéaire est ~ 22 × 10⁻⁶ / °C, ce qui impose des jeux maîtrisés pour les pièces chaudes (pistons, capots). À conception égale, la dilatation dépasse celle d’un 4032 plus riche en silicium, alliage justement optimisé pour ce type de pièces.

Comme tous les aluminiums à structure CFC, sous 0 °C la résistance tend à augmenter tout en conservant une bonne ténacité. Au-delà d’environ 200 °C, la résistance chute nettement, ce qui borne l’usage continu vers 150–175 °C en charge structurelle. Entre −50 °C et +150 °C, l’équilibre résistance/ductilité reste favorable pour des services cycliques.

Quelle résistance à la corrosion et quels traitements de surface ?

La teneur en Cu rend la corrosion plus problématique que sur des séries 5000 ou 6000 : la résistance est moyenne en atmosphère standard. En milieu marin/humide, prévoir revêtements, peintures ou plaquage pour limiter les corrosions par piqûres et intergranulaire. En aéronautique, la protection de surface accompagne quasi systématiquement l’usage.

Sur le Concorde, les tôles RR58 étaient plaquées d’aluminium pur modifié au zirconium afin d’améliorer la résistance à la corrosion et le comportement en fluage de surface (réf.).

Le 2618 nu est sensible aux couples galvaniques en présence d’électrolyte : le choix des attaches et isolants s’impose pour les zones critiques. Un traitement thermique mal optimisé peut favoriser des précipités continus (CuAl₂) aux joints de grains, d’où un risque de corrosion intergranulaire accru. Un léger sur-vieillissement peut améliorer la tenue sans dégrader excessivement la résistance.

Comment utiliser le 2618A (formage, soudage et usinage) ?

Former et souder le 2618

Conçu pour la forge, le 2618 présente une bonne ductilité à l’état recuit ou T4, avec des opérations usuelles vers ~ 400–450 °C. Le laminage et la mise en forme à froid sont réalisables dans ces états avant durcissement final, pour un bon remplissage de matrice et peu de criques.

Le 2618 est déconseillé en soudage par fusion (fissuration à chaud, ségrégations Cu/Fe/Ni). On privilégie assemblages mécaniques ou collage. Si la soudure est incontournable, recourir à des procédés très contrôlés (TIG avec préchauffage modéré, métal d’apport approprié, ou FSW) puis traitement post-soudage. La résistance de l’assemblage demeure toutefois inférieure à celle du matériau de base vieilli.

Comportement à l’outil

Le 2618 offre une bonne usinabilité, notamment en T6/T651 : copeaux fragmentés et états de surface réguliers. En l’absence d’éléments « brisants » (Pb, Si eutectique), un collage peut apparaître si les paramètres sont inadaptés. En contrepartie, les taux d’enlèvement peuvent être élevés, sous réserve d’une gestion thermique et de la lubrification.

Quelles applications illustrent l’usage du 2618 ?

Aéronautique

Domaine d’élection : tôles plaquées pour revêtements, plaques usinées (longerons, nervures), pièces forgées et profilés proches des zones chaudes. L’usage dans le Concorde est emblématique, avec une cellule majoritairement en RR58 et des exigences de service à ~ 120 °C. On note aussi des composants de compresseur des premiers turboréacteurs et des pièces proches des moteurs.

Automobile et sports mécaniques

Les pistons forgés de compétition constituent un emploi majeur grâce à la résilience du 2618 en conditions extrêmes (> 300 °C au ciel du piston, charges cycliques). La conception doit intégrer jeux et revêtements adaptés afin de maîtriser la dilatation et maximiser la fiabilité en suralimentation.