Integration of aluminum alloys in automotive electrical wiring : process forming, microstructure and durability
Intégration des alliages d'aluminium dans le câblage électrique automobile : procédés de mise en forme, microstructure et durabilité
Résumé
This work is in the framework of a technological development program with LEONI. The aim of this program research is to bring technical skills and scientific knowledge, the most pertinent as possible on the durability of aluminum alloys in automotive harness environment. The purpose is to integrate aluminum alloys in automotive wiring systems. After a first step of materials selection, the AA 6101 aluminum alloy has been selected. Automotive wiring harnesses need small diameters of strands which are obtained by a forming process combining several cold-drawing steps and aging heat treatments. Each step of this forming process influences the alloy properties. The aim of this work is to analyze and quantify the influence of each step of the forming process on the durability of AA 6101 aluminum alloy. Considering the automotive harness environment, two kinds of damages have been studied: corrosion damage in one hand and fatigue-corrosion damages in the other hand. The first part of this work was dedicated to the study of the corrosion behavior of AA 6101 aluminum alloy at T4 metallurgical state in chloride media. The influence of thermo-mechanical treatments, due to the process forming of the strands on the microstructure, the mechanical properties and the corrosion behavior of the AA 6101 has been studied in the second part. Finally, the influence of cyclic mechanical stresses on the corrosion behavior, i.e. fatigue-corrosion phenomena, of the AA 6101 in 0.5M NaCl has been considered. The whole results highlight a coupling between environment-microstructure-stress states with a severe influence of the thermo-mechanical treatments on the microstructures, the mechanical properties and on the corrosion behavior
Cette thèse s'inscrit dans un programme de développement technologique de la Société LEONI. Ce programme de recherche a pour principal objectif de disposer, à l'issue des trois années de l'étude, d'un panel de connaissances scientifiques le plus pertinent possible sur la durabilité des alliages d'aluminium dans des environnements caractéristiques d'un faisceau électrique automobile. Il s'agit, à terme, d'intégrer, à l'échelle industrielle, l'aluminium ou l'un de ses alliages dans les câblages électriques automobiles. Après une première étape de sélection des matériaux, l'alliage retenu est un alliage d'aluminium 6101. La fabrication des faisceaux électriques automobiles nécessite l'utilisation de brins de petits diamètres qui sont obtenus, à partir d'une ébauche, par un procédé de mise en forme associant plusieurs étapes de tréfilage et de revenu. Chacune de ces étapes conditionne les propriétés de l'alliage. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont eu pour objectif d'analyser et de quantifier l'influence des différentes étapes de ce procédé de mise en forme sur la durabilité de l'alliage 6101. Compte tenu de l'environnement en service des faisceaux électriques, deux types de sollicitation ont été considérés ; ces sollicitations sont associées à un endommagement en corrosion d'une part et à un endommagement en fatigue-corrosion d'autre part. La première partie de ces travaux est donc consacrée à une étude du comportement en corrosion en milieu contenant des ions chlorures de l'alliage d'aluminium AA 6101 à l'état métallurgique T4, correspondant à l'état microstructural du matériau d'ébauche. L'influence des traitements thermomécaniques liés au procédé de mise en forme des fils fins sur la microstructure, les propriétés mécaniques et le comportement en corrosion de l'alliage AA 6101 fait l'objet de la seconde partie des travaux. Enfin, l'influence de contraintes mécaniques cycliques sur le comportement en corrosion de l'alliage AA 6101 en milieu NaCl 0,5M a été étudiée. L'ensemble de ces résultats met en évidence un couplage environnementmicrostructure-état de contraintes avec un fort impact des traitements thermo-mécaniques sur les microstructures et donc sur les propriétés mécaniques et le comportement en corrosion du matériau
Origine : Version validée par le jury (STAR)