2026/06/26
Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of AA2219 Al-Cu alloy processed by Laser Powder Bed Fusion
Tumulu, S.K.; Li, Z.; Brochu, M. (2026). Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of AA2219 Al-Cu alloy processed by Laser Powder Bed Fusion. Next Materials., vol. 12, 2026, 102216.
Cette étude a évalué le procédé de fusion sur lit de poudre par laser (LPBF) et la réponse au traitement thermique de l’alliage aluminium-cuivre AA2219. Des échantillons entièrement denses, présentant une densité relative de 99,90 ± 0,05 %, ont été fabriqués. La réponse au durcissement structural a été étudiée au moyen de traitements thermiques T5 et T6, avec un vieillissement artificiel pouvant atteindre 24 heures. Des analyses par microscopie électronique en transmission (MET) ont été réalisées sur les échantillons à l’état brut de fabrication (AB), ainsi qu’après traitements T5 et T6, afin de quantifier la répartition du cuivre dans les différentes phases du matériau (solution solide, Θ-Al₂Cu, Θ′ et Θ″) et de mieux comprendre les mécanismes responsables du renforcement. Les propriétés mécaniques ont été évaluées pour les échantillons AB ainsi que pour les échantillons T5 et T6 à leur état de vieillissement optimal. La microdureté est passée de 85 ± 4 HV0,2 à l’état AB à 101 ± 3 HV0,2 après traitement T5 et à 145 ± 2 HV0,2 après traitement T6. La limite d’élasticité (YS), la résistance ultime à la traction (UTS) et l’allongement à la rupture des échantillons AB et T5 étaient respectivement de 94 ± 6 MPa, 288 ± 6 MPa et 8,7 ± 1,5 %, puis de 98 ± 8 MPa, 295 ± 8 MPa et 6,0 ± 0,7 %. Ces résultats indiquent que le traitement thermique T5 n’a eu qu’un effet négligeable sur ces propriétés. En revanche, le traitement T6 a entraîné une amélioration marquée des performances mécaniques, avec une limite d’élasticité de 266 ± 5 MPa, une résistance ultime à la traction de 411 ± 6 MPa et un allongement à la rupture de 12,4 ± 2,7 %. L’augmentation de la microdureté et de la résistance à la traction observée entre les états AB, T5 et T6 est attribuée à la formation et à la distribution de fins précipités θ″ et θ′, qui freinent le déplacement des dislocations. L’énergie d’amorçage de la rupture (Ei) des échantillons AB, T5 et T6 était respectivement de 4,5 J, 3,6 J et 4,2 J. L’énergie de propagation de la rupture (Ep) a, quant à elle, diminué progressivement, passant de 6,5 J (AB) à 4,9 J (T5), puis à 3,9 J (T6). Cette évolution est attribuée à un changement du mécanisme de rupture : sous sollicitation en traction, la déformation est principalement contrôlée par l’activation d’un seul système de glissement, tandis que sous chargement par impact, plusieurs systèmes de glissement sont activés simultanément.