Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Alliages réfractaires – Teneur en nickel“

Etude de quelques systemes riches en nickel, consideres comme modeles d'alliages destines a la solidification monocristalline d'aubes de turbines : ni-al-ta, ni-al-ti, (ni, co, cr)-omega -al-ti. Determination des sections isothermes et des surfaces liquidus. Analyse systematique des elements d'addition : omega , cr. Analyse par calcul thermodynamique de la stabilite des phases

Le brasage diffusion est un procédé d'assemblage pour matériaux utilisés à hautes températures. Nous avons étudié la microstructure du système DS247 (base Ni-9Co-9,3W-7,8Cr-5,2A1-2,8Ta-1,4Hf-0,6Ti-0,4Mo-0,07C, %pds) et ATGP3 (base Ni-16,5Co-15Cr-5Mo-4A1-3,5Ti-0,025C), superalliages assemblés avec un ruban BNi-3 (base Ni-3,2B-4,5Si-1,5Fe). L'étude de la microstructure du joint a été réalisées après chacun des traitements suivants : brasage, CIC, précipitation et vieillissement. La structure et la composition des phases ont été déterminées par MEB, MET et microsonde électronique. Les borures suivants ont été identifiés : Ni3B, M23B6, MB12, W2B et Cr5B3. Ni3B et m23B6sont présents dans la zone liquide durant le brasage; ils disparaissent dans le joint vieilli. Les profils de concentration du silicium ainsi que le calcul de son coefficient de diffusion dans un alliage (Ni-10Cr) et dans les superalliages montrent que le silicium diffuse moins rapidement que le bore. Le brasage diffusion est contrôlé par la solidification isotherme. Un modèle mathématique a été développé pour décrire ce processus de solidification provenant de la diffusion du bore dans les superalliages, accompagnée d'une précipitation de borures. Il est à noter que les modèles précédents ne tiennent pas compte de la précipitation de borures, qui jouent cependant une part importante dans le processus de solidification.

On s'intéresse dans ce travail expérimental aux caractéristiques d'anisotropie de comportement mécanique des superalliages monocristallins à base nickel, dont on réalise à l'heure actuelle les aubes de turboréacteurs. Les matériaux utilisés sont le CMSX2 et l'AM3, de compositions chimiques et de morphologie proches. Ils sont notamment caractérisés par une fraction volumique élevée de précipités cuboïdaux, en cohérence avec la matrice. On a effectué, pour explorer l'anisotropie de la surface d'écoulement initiale de ces matériaux et son évolution durant les premiers stades de la déformation plastique qui est fonction de l'anisotropie d'écrouissage, des essais de traction et de compression quasi statiques, monotones et séquentiels (compression suivie de traction transverse) selon diverses orientations cristallines proches des axes 001, 011, 111. La température des essais est de 650c, température de service des pieds d'aubes. On a obtenu de ces essais et dans l'hypothèse d'un comportement homogène du matériau des caractéristiques d'anisotropie initiale qualitativement conformes aux données de la littérature pour ce type de matériau et pour l'anisotropie écrouissage, une matrice de coefficients d'interactions entre paires de systèmes de glissement qui distinguent les interactions d'autoécrouissage d'un système donné, celles entre différents systèmes d'un même groupe et les interactions entre systèmes de groupes différents. Les systèmes de glissement se répartissent en trois groupes : les systèmes octaédriques sollicités de telle sorte que la configuration des dislocations mobiles est dite facile, ces mêmes systèmes en sollicitation telle que la configuration des dislocations est dite difficile et les systèmes cubiques. On aboutit à une matrice dont les coefficients d'autoécrouissage sont croissants pour les trois groupes de systèmes dans l'ordre ou ils sont ci-dessus cités, les coefficients d'interaction entre systèmes d'un même groupe sont globalement supérieurs aux coefficients d'autoécrouissage du groupe, les coefficients d'interaction de groupe à groupe sont au contraire de l'ordre des coefficients d'autoécrouissage. L'analyse de la limite d'élasticité a été reprise dans le cadre d'une approche biphasée pour évaluer l'effet éventuel de la nature hétérogène du matériau sur son comportement moyen et illustrer les possibles écarts d'interprétations des observations par rapport à l'analyse homogène usuelle. L'application d'une telle approche biphasée à l'analyse des propriétés d’écrouissage est une des perspectives ouvertes de l'étude.

Deux superalliages à base de nickel contenant respectivement 1,6 et 3,5 % en poids de bore ont été élaborés par hypertrempe sur rouleau. Après densification à chaud, les alliages obtenus ont une structure microcristalline biphasée, de grain Ɣ ou Ɣ+Ɣ’ et de borures. La déformation plastique de ces matériaux a été étudiée au moyen d'essais de compression à vitesse de déformation imposée dans le domaine de température 20-1000°C et en fluage aux alentours de 0,6 Tf (Tf = température de fusion). La limite élastique de ces alliages décroît rapidement à haute température. Cette chute brutale a été expliquée par l'apparition du glissement aux joints de grain à haute température. La microstructure de déformation est la suivante à température ambiante, la déformation est homogène à l'intérieur des grains. Nous observons quelques empilements de dislocations près des joints; à haute température, la plupart des grains sont dépourvus de dislocations, même après plusieurs pourcent de déformation. Lorsqu'il y en a, les dislocations sont concentrées près des joints de grains. Les résultats de fluage ont ensuite montré qu'au-dessus de 600°C, le mécanisme de déformation régissant la vitesse de fluage est dominé par le glissement aux joints de grain contrôlé par la diffusion au cœur des dislocations. Nous avons obtenu une loi de forme : ɛ= A DcGb/kT [b/d]² [o/G]⁴
Two nickel-based super alloys containing respectively 1. 6 and 3. 5 weight% of boron were prepared by melt spinning. After hot extrusion, the alloys had a microcrystalline structure which was a mixture of Ɣ or Ɣ+Ɣ’ grains and of borides. The plastic deformation was studied in compression from room temperature up to 1000°C and in creep-compression near 0. 6 Tm (Tm : melting point). The yield stress of these alloys decreases rapidly at high temperature the drastic decrease was explained by grain boundary sliding. The microstructure of deformation is the following at room temperature, the deformation is homogeneous inside the grains pile-ups of dislocations stopped against the grain boundaries are observed at high temperature (T higher than 600°C), no dislocations can be found in most grains, after several percent of deformation; when present, the dislocations are mainly concentrated near the multiple grain boundary junctions. Creep results have shown that above 600°C, the creep mechanism is dominated by Grain Boundary Sliding controlled by pipe diffusion. The deformation rate is a law as: ɛ= A DcGb/kT [b/d]² [o/G]⁴

Nous avons étudié, entre la température ambiante et 650c, le comportement élastoplastique des superalliages monocristallins base nickel en prenant pour objet d'étude la nuance mc2. Nous avons tenu compte de la nature biphasée / de ces matériaux dans la modélisation, de type auto-cohérent, du comportement mécanique global que nous avons developpé. Nous utilisons des lois de comportement monocristallines pour chaque phase, nous évaluons quelle peut être l'influence d'une telle structure biphasée sur l'anisotropie d'écrouissage du matériau et nous estimons quelles peuvent être les hétérogénéités, de contrainte et de déformation, consécutives. Nous avons aussi intégré à notre étude théorique deux effets particuliers de ce matériau: le désaccord paramétrique et l'effet d'interface dont nous discutons l'influence sur le comportement macroscopique du matériau. Des confrontations entre prédictions de simulation et résultats expérimentaux ont été réalisées systématiquement

Le comportement a l'oxydation des revetements d'aluminiure realises par aluminisation directe au cours d'un traitement de depot chimique en phase vapeur (cvd ou cementation activee), peuvent etre ameliores par addition de chrome et/ou de faibles quantites d'elements dits reactifs tout en respectant les proprietes mecaniques de l'alliage et en conservant leur faible cout de realisation. Les deux effets notables apportes par ces additions sont principalement l'amelioration tres marquee de l'adherence de la couche d'alumine protectrice formee au cours de l'oxydation et, dans une moindre mesure, la diminuation de la vitesse d'oxydation. Les morphologies des couches d'oxyde obtenues nous ont conduit a classer ces elements en deux groupes distincts en fonction de leur influence respective sur la vitesse d'oxydation et de la nature de l'oxide forme (spinelle ou oxyde simple entoure d'une gaine d'alumine). Le mecanisme que nous proposons pour expliquer l'amelioration de l'adherence fait intervenir l'influence de ces deux groupes d'elements sur les proprietes plastiques et mecaniques de la couche d'oxyde (groupe 1: spinello-formeurs) ou sur les proprietes plastiques et mecaniques de l'alliage du substrat (groupe 2: gaino-formeurs)

Etude du comportement en atmosphere oxydante du superalliage base nickel inconel 718. Influence des precipites de carbures de niobium et de phase delta (ni::(3)nb) sur l'oxydation. Resultats experimentaux: cinetiques d'oxydation, morphologie et composition des produits formes, interpretation. Proposition d'un modele permettant d'expliquer la sensibilite de l'inconel 718 a la fissuration a chaud

Le MC2 est un superalliage base nickel monocristallin constitué d'une matrice austénitique gamma renforcée par des précipités intermétalliques ordonnés gamma'. Cet alliage est couramment utilisé pour des applications à très haute température telles que les aubes de turbines. Son comportement aux très hautes températures est ici étudié en abordant deux aspects. Une modification du comportement en fluage anisotherme à 1150°C, où apparaissent une augmentation de la vitesse de fluage et une diminution de la durée de vie, ainsi qu'une direction de coalescence orientée des radeaux à 45° de la contrainte appliquée. Des essais de fluage isothermes et anisothermes à 1150°C, 1100°C et 950°C ont été réalisés et comparés à des simulations par éléments finis. Les microstructures obtenues ont été observées en microscopie électronique en balayage et à transmission. Nous proposons des mécanismes qui s'appuient sur la dissolution des radeaux, la montée des dislocations et des échanges de lacunes.

Dans le but de concevoir pour l'alumine des alliages de brasure a haute temperature de fonctionnement (>1000\c), nous avons realise une etude experimentale et theorique du mouillage et de la reactivite des alliages ni-al-ti sur l'alumine. L'adherence est egalement abordee de facon qualitative. Le nickel a ete utilise comme matrice refractaire, le titane comme element reactif et l'aluminium comme element permettant de controler la reactivite entre le titane et l'alumine. Les experiences ont ete realisees pour l'essentiel sur des substrats monocristallins par les techniques de la "goutte posee" et de la "goutte deposee". Le controle de l'etat de surface des substrats et la caracterisation des interfaces ont ete effectuees par differentes techniques : profilometrie optique haute resolution, microscopie optique, microscopie electronique a balayage et microsonde de castaing. Nous montrons que l'ajout de faibles teneurs d'aluminium et de titane dans le nickel permet d'atteindre des angles de contact inferieurs a 90\ sans pratiquement aucune reactivite. Ces alliages adherent fortement sur l'alumine et pour cette raison, sont interessants pour le brasage. La diminution de est attribuee a un effet tensioactif de l'aluminium et du titane a l'interface nickel/alumine. Ce mecanisme a ete mis en evidence par l'etude des alliages modeles cu-al et cu-si sur saphir. Pour les alliages ti-al pouvant contenir de faibles ajouts de nickel, nous mettons en evidence une amelioration du mouillage, liee a l'augmentation dans le metal liquide de la teneur en oxygene, element tensioactif a l'interface metal/oxyde ("mouillage dissolutif"). Enfin, pour les alliages concentres en les trois elements, nous montrons que la formation a l'interface des