Aluminium 2524

Quel est l’historique et le contexte de développement de l’alliage 2524 ?

Genèse et objectifs industriels

Développé dans les années 1990 par Alcoa (code interne C188), l’alliage 2524 appartient à la famille Al-Cu-Mg-Mn de la série 2000 et vise en priorité les revêtements de fuselage. L’objectif était de remplacer le 2024-T3 en améliorant la tolérance aux dommages tout en préservant un niveau de résistance comparable. Il a été introduit sur le programme Boeing 777 (mise en service : 1995) pour les panneaux de fuselage, puis étendu à d’autres aéronefs civils et militaires. Par ailleurs, il s’inscrit dans la lignée des alliages « haute pureté » (Fe/Si abaissés) dérivés du 2024 aux côtés des 2124/2224/2324, conçus entre les années 1970 et 1990 pour gagner en ténacité, fatigue, formabilité et limiter les sites de formation de fissures.

Positionnement « haute tolérance aux dommages »

Le 2524 se distingue par une meilleure résistance à l’amorçage et à la propagation des fissures en fatigue par rapport au 2024-T3. Cette évolution résulte d’une pureté accrue, d’une maîtrise des traitements thermomécaniques et d’une microstructure plus fine et homogène. Il a donc été préféré pour les zones pressurisées des fuselages, où la durée de vie en fatigue conditionne l’épaisseur. L’A380 l’a sans doute utilisé pour certaines parties de son fuselage ou de ses ailes.

Influence de la composition chimique du 2524 sur ses propriétés physiques

En atmosphère non protégée, l’alliage forme une couche d’oxyde et reste sensible aux milieux chlorurés, comme les autres Al-Cu. Toutefois, sa pureté améliorée confère une tenue à la corrosion légèrement supérieure au 2024, ce que corroborent des mesures d’OCP plus nobles (ex. ~–0,59 V_SCE vs –0,72 V pour 2024, typ., conditions d’essai labo). En service aéronautique, les tôles sont souvent livrées en Alclad (fine couche d’Al pur) pour renforcer la protection générale et intergranulaire, une pratique quasi systématique pour les tôles de fuselage en alliages de série 2000.

Rôle des éléments entrant dans la composition chimique du AA2524

La composition reprend l’architecture du 2024 (Cu + Mg + Mn) avec une réduction significative des impuretés Fe et Si. Cette épuration limite les phases intermétalliques cathodiques nuisibles à la ténacité et à la corrosion. La teneur en cuivre est d’environ 4 %, le magnésium ~1,3–1,5 % et le manganèse ~0,5–0,6 %, tandis que Fe et Si sont contenus à quelques centièmes de pourcent.

Propriétés physiques (masse, conductivités, dilatation)

La masse volumique se situe autour de 2,79 g/cm³ (typ.), très proche du 2024. Par comparaison, l’aluminium pur est à 2,70 g/cm³. Sa structure cristalline est CFC (cubique à faces centrées) et l’alliage est non magnétique, comme tous les aluminiums. Par ailleurs, sa conductivité électrique atteint ~30–34 % IACS (typ., état T3), légèrement supérieure au 2024-T3 (30–32 %) du fait de sa pureté accrue. Enfin, à 25 °C, son coefficient de dilatation linéaire est ~23 µm/m·°C (typ., 33 à 500 °C), avec une conductivité thermique ~120 W/m·K (typ., 159 à 500 °C), assurant une bonne dissipation de la chaleur.

Quelles sont les propriétés mécaniques du 2524 (selon l’état) ?

Propriétés en traction et ténacité (état T3, le plus courant)

En T3 (solution + trempe + léger écrouissage + vieillissement naturel), le 2524 vise une tolérance aux dommages optimale. On observe Rm ~445 MPa et Rp_0,2 ~335 MPa, avec A ~19 % (typ., orientation longitudinale pour une faible épaisseur). Ces valeurs sont comparables à celles du 2024-T3 tout en conservant une ductilité plus élevée (A ~12 %, typ.). En pratique, cela permet des marges d’épaisseur ou des intervalles d’inspection plus espacés.

La ténacité en rupture gagne environ 15–20 % vis-à-vis du 2024-T3, et sa résistance à la propagation de fissures est supérieure pour un même ΔK élevé. Le taux de propagation de fissures (da/dN) plus faible retarde l’apparition de dommages multi-sites sur les revêtements pressurisés.

Effet des revenus non utilisés (T8/T81/T851)

Après mise en solution et vieillissement artificiel, avec ou sans contrainte/CAF (état T8), le 2524 gagne en résistance au prix d’une chute de ductilité. Cependant, la tenue en fatigue diminue, ce qui limite l’intérêt pour les revêtements de fuselage. Ces états sont donc peu utilisés pour le 2524.

Comment le 2524 résiste-t-il à la corrosion en service ?

Corrosion générale et par piqûre

Par rapport au 2024-T3, le 2524-T3 montre une impédance électrochimique plus élevée et des surfaces moins attaquées après immersion chlorurée (typ., essais labo). Une impédance plus élevée indique une meilleure résistance à la transmission du courant électrochimique responsable de la corrosion. En milieu marin, des piqûres apparaissent néanmoins si l’alliage reste nu, mais leur densité et leur profondeur moyennes sont souvent inférieures à celles observées sur le 2024. L’emploi d’Alclad et les traitements de surface (conversion, apprêt, peinture) restent indispensables pour garantir la durabilité.

Corrosion intergranulaire, exfoliante et SCC

Des essais type ASTM G110 classent le 2524-T3 au moins aussi bien que le 2024-T3 : il reste sensible sans protection. La corrosion sous contrainte demeure un risque même pour l’état T3, le plus robuste face à ce mécanisme. Les structures aéronautiques combinent donc détente par étirage et protections de surface pour le maîtriser.

Positionnement du 2524 face aux alliages concurrents

Face au 2024 (référence historique)

Le 2524 conserve la même base métallurgique (précipités S = Al₂CuMg) avec des propriétés de traction équivalentes et une ductilité supérieure (A ~19 % vs ~12 %, typ.). En outre, la ténacité (K_IC) +15–20 % et la propagation de fissure réduite se traduisent par une meilleure endurance en fuselage. En contrepartie, le contrôle qualité plus strict entraîne un surcoût matière modéré.

Face aux 7xxx (ex. 7075/7050/7055)

Les 7xxx offrent Rm 500–600 MPa (T6/T7, typ.) et dominent les ailes pour la rigidité spécifique. Cependant, leur ténacité et sensibilité à la corrosion sous contrainte imposent souvent des compromis (T73) avec perte de résistance. En fuselage pressurisé, le 2524-T3 reste préférable pour la tolérance aux dommages et la fatigue.

Face aux Al-Li (ex. 2198/2196/2050)

Les Al-Li de 3ᵉ génération gagnent ~3–5 % en densité et affichent d’excellentes tenues en fatigue et ténacité, parfois supérieures au 2524, mais avec un coût et des procédés de fabrication plus exigeants. Le 2524 reste donc compétitif lorsque l’arbitrage coût-performance ne justifie pas l’usage du Li.

Où est utilisé le 2524 et pour quelles applications ?

L’usage principal du 2524 est le revêtement de fuselage : le Boeing 777 a introduit le 2524-T3 Alclad sur de larges panneaux dès le milieu des années 1990. Le matériau a ensuite été reconduit ou adapté sur divers programmes civils (long-courrier, jets d’affaires, programmes régionaux), avec usage partiel sur l’A380. Les épaisseurs typiques de tôle sont de ~1,6 mm ou davantage selon la zone.

Des pièces internes usinées (cadres, attaches, renforts) tirent parti de l’usinabilité et de la ténacité du 2524-T351. Hors aéronautique, quelques applications exigeantes (réservoirs, structures légères, compétition) existent mais restent marginales face au 2024 plus économique.