Characterization and understanding of the corrosion behaviour of aluminium-copper-lithium structures joined by Friction Stir Welding (FSW)

A l'heure où les matériaux composites prennent une part toujours plus importante dans les structures aéronautiques, l'utilisation de l'alliage d'aluminium-lithium 2050 assemblé par Friction Stir Welding (FSW) est envisagé pour remplacer les structures rivetées en alliages d'aluminium traditionnels. L'objectif global de ce travail de thèse était d'étudier le comportement en corrosion et en corrosion sous contrainte de joints soudés FSW de l'alliage d'aluminium-lithium 2050 mais aussi l'influence d'un post-traitement thermique sur les comportements observés. Dans ce but, la microstructure, le comportement mécanique et le comportement en corrosion et en corrosion sous contrainte de l'alliage 2050 servant de matériau de base à l'élaboration des joints soudés FSW ont d'abord été analysés ; ensuite, nous nous sommes focalisés sur le comportement en corrosion et en corrosion sous contrainte des structures FSW proprement dites, en analysant bien entendu la microstructure complexe de ces joints soudés et les propriétés mécaniques résultantes. Les résultats obtenus montrent que l'alliage 2050, bien que sensible à certaines formes de corrosion, semble bien plus performant que les alliages d'aluminium traditionnellement utilisés en aéronautique. Sa sensibilité à la corrosion sous contrainte notamment est très faible. Les structures FSW, après traitement thermique post soudage, ont également un très bon comportement en corrosion et en corrosion sous contrainte. Les joints soudés FSW de l'alliage d'aluminium-lithium 2050 apparaissent donc comme une solution très prometteuse pour l'industrie aéronautique.Today, composite materials are more and more used for aircraft structures; however, the aluminium-lithium 2050 alloy joined using a Friction Stir Welding (FSW) process could be used to replace riveted structures made of traditional aluminium alloys. The aim of this PhD work was to study the corrosion behaviour and stress corrosion cracking (SCC) behaviour of FSW joints of aluminium-lithium 2050 alloy and also the influence of a post welding heat treatment on the behaviours observed. Therefore, the microstructure, the mechanical behaviour and the corrosion and SCC behaviour of the 2050 alloy used for the FSW joints were first analyzed; then, the work was focused on the corrosion and SCC behaviours of the FSW joints. The complex microstructure of the FSW joints and the resultant mechanical properties were studied. The results showed that the 2050 alloy was more corrosion resistant than traditional aluminium alloys used for aircrafts even if it was susceptible to intergranular and/or intragranular corrosion. Its susceptibility to SCC was very low. The FSW joints, after a post welding heat treatment, also show a low susceptibility to corrosion and SCC. As a conclusion, the FSW joints of 2050 alloy seem to be a relevant solution to replace riveted structures of traditional aluminium alloys