Impact du procédé de soudage Friction Stir Welding sur la microstructure et réactivité de surface des alliages aluminium-cuivre
Résumé : Les procédés de soudage sont de plus en plus utilisés dans l’industrie aéronautique, notamment pour remplacer les fixations mécaniques, ce qui permet de gagner du temps, de réduire le poids et d’abaisser la consommation de carburant. Le procédé de soudage à l’état solide par friction-malaxage (FSW) a suscité un fort intérêt au cours des dernières décennies, notamment en raison de sa capacité à surmonter les limitations rencontrées lors du soudage par fusion des alliages d’aluminium. Parmi les alliages d’aluminium utilisés dans l’aéronautique, la série 2xxx (basée sur le système Al-Cu) est appréciée pour ses propriétés mécaniques, qui peuvent être améliorées par traitement thermique de précipitation. Sa faible soudabilité en soudage par fusion, en particulier en raison de sa sensibilité à la fissuration à chaud lors de la solidification, en fait une candidate idéale pour les procédés à l’état solide tels que le FSW.
Cependant, les cycles thermomécaniques sévères propres au FSW génèrent de forts gradients microstructuraux qui modifient profondément la sensibilité à la corrosion des zones soudées. Une protection de surface appropriée est donc nécessaire pour protéger les zones soudées par FSW contre la corrosion. Cette thèse de doctorat étudie l’impact du procédé FSW sur la microstructure et la réactivité de surface de l’alliage AA2219, afin d’évaluer l’efficacité des systèmes de protection de surface destinés aux zones soudées. Une compréhension multi-échelle de la relation entre la métallurgie FSW, le comportement électrochimique de surface et l’efficacité de l’anodisation tartro-sulfurique colmatée à l’eau bouillante est ainsi établie.
Mots clés : Soudage friction-malaxage, AA2219, microstructure, corrosion
Impact of Friction Stir Welding on the microstructure and surface reactivity of Al-Cu binary alloys
Abstract: Welding processes are increasingly used in the aeronautical industry, particularly to replace mechanical fasteners, which saves time, reduces weight, and lowers fuel consumption. The solid-state Friction Stir Welding (FSW) process has gained significant interest in recent decades due to its ability to overcome the limitations encountered in the fusion welding of aluminum alloys. Among the aluminum alloys used in aircraft, the 2xxx series (based on the Al-Cu system) is valued for its mechanical properties, which can be enhanced through precipitation heat treatment. Its poor weldability during fusion welding - particularly due to susceptibility to solidification hot cracking - makes it an ideal candidate for solid-state processes like FSW.
However, the severe thermomechanical cycles inherent to FSW generate sharp microstructural gradients that profoundly alter the local corrosion susceptibility of welded zones. Appropriate surface treatments are therefore necessary to protect FSW areas from corrosion. This doctoral thesis focuses on the impact of the FSW process on the microstructure and surface reactivity of the AA2219 alloy to evaluate the effectiveness of surface protection schemes intended for welded zones. A multi-scale understanding of the relationship between FSW metallurgy, surface electrochemical behavior, and the protective efficiency of Tartaric-Sulfuric Acid (TSA) anodization sealed via Hydrothermal Hot Water Sealing (HWS) is established.
Keywords: FSW, AA2219, microstructure, corrosion
