La résistance à l'oxydation isotherme et cyclique de l'alliage 718 produit par le procédé de fusion sélective par faisceau laser (LBM) et par faisceau d'électrons (EBM) a été comparée à celle de l'alliage 718 forgé (AMS5662). Les essais d'oxydation isotherme à 850 °C sous air ont montré des tenues à l'oxydation similaires en termes de prise de masse et d'oxydation intergranulaire pour les trois alliages. L'effet de la rugosité sur les cinétiques d'oxydation a été quantifié et il a été démontré que la cinétique d'oxydation intergranulaire suit le modèle de Wagner de l'oxydation interne avec un contrôle partiel par la diffusion de Al en volume. Les essais d'oxydation cyclique à 900 °C ont montré une couche d'oxyde bien plus adhérente pour l'échantillon forgé que pour les échantillons LBM et EBM. Cela pourrait être dû à une quantité de soufre en solution plus importante dans les échantillons issus de la FA. La résistance à la corrosion chaude cyclique et à l'oxydation cyclique à 900 °C et 1100 °C de superalliages issus de la FA (Alliage A, IN738, C1023 et Hastelloy X) ont été comparées. Les essais réalisés sur le banc d'oxydation cyclique du CIRIMAT et sur le banc brûleur de Safran Helicopter Engine, ont montré des cinétiques de variation de masse similaires sur les deux bancs malgré les atmosphères très différentes, sauf pour les alliages fortement affectés par la corrosion chaude à 900 °C sur banc brûleur. Les alliages les plus sensibles à la corrosion chaude cyclique ont une plus faible teneur en Cr (Alliage A) et/ou une teneur élevée en Mo (C1023), et présentent de l'oxydation intergranulaire (Alliage A, C1023 et 738). Dans l'ensemble, pour les matériaux les plus denses, les résultats ne montrent pas de différences significatives entre les échantillons issus de la FA et ceux coulés, ce qui valide ces nouveaux procédés de fabrication du point de vue de la résistance à l'oxydation-corrosion à haute température.

Qu'est-ce qu'un superalliage Un superalliage, ou alliage haute performance, est un alliage capable de fonctionner à une fraction élevée de son point de fusion. Plusieurs caractéristiques clés d'un superalliage sont une excellente résistance mécanique, une résistance à la déformation par fluage thermique, une bonne stabilité de surface et une résistance à la corrosion ou à l'oxydation. Comment vous en bénéficierez (I) Insights et validations sur les sujets suivants : Chapitre 1 : Superalliage Chapitre 2 : Alliage renforcé par dispersion d'oxyde Chapitre 3 : Aluminiure de titane Chapitre 4 : Alliage Chapitre 5 : Résistance des matériaux Chapitre 6 : Fluage (déformation) Chapitre 7 : Corrosion Chapitre 8 : Rédox (II) Répondre aux principales questions du public sur les superalliages. (III) Exemples concrets d'utilisation du superalliage dans de nombreux domaines. (IV) 17 annexes pour expliquer, brièvement, 266 technologies émergentes dans chaque industrie pour avoir une compréhension complète à 360 degrés des technologies de superalliages. À qui s'adresse ce livre Professionnels, étudiants de premier cycle et diplômés, passionnés, amateurs et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type de superalliage.

Metals and alloys rely for their application at high temperature on the formation and retention of oxide scales, which act as a barrier between the metallic substrate and the reactive species in the environment such as 0, S, N, C, Cl, etc. This protection concept requires that the oxide grows slowly, develops a dense, uniform layer, is well adherent, has sufficient ductility to accom modate plastic deformation of the substrate and is resistant to thermal cycling. For many years it has been known that small concentrations of certain "active elements" such as Y and the rare earths, as well as carbon and sulphur, can exercise a significant influence upon the oxidation! corrosion behaviour of high temperature metals and alloys. An increasing number of experimental studies on this topic have been published recently. However no generally accepted understanding with regard to the detailed mechanisms and the way in which alloy composition and structure, temperature and environmental conditions, etc., are interacting has yet been achieved, although many - often controversial - theories and ideas have been presented. It therefore seemed to be an appropriate time to bring together a group of experts to review and evaluate the current state-of-the-art and to discuss various aspects of this important topic.

Les alliages à base nickel, et plus précisément les alliages 600 et 690, sont, en France, les matériaux constitutifs des tubes de générateurs de vapeur (GV) des réacteurs à eau pressurisée (REP). La corrosion généralisée résultant de l’interaction entre ces alliages et le milieu primaire des REP conduit, d’une part, à la formation d’une fine couche passive (environ 10 nm) de produits de corrosion, mais également à la dissolution de cations dans le circuit primaire, ces derniers constituant la principale source de contamination de ce circuit. L’objectif de ces travaux est d’apporter de nouveaux éléments de compréhension des phénomènes de corrosion des alliages à base nickel en milieu de type primaire, en s’attachant à décrire l’influence de paramètres métallurgiques ou physico-chimiques, sur la nature et les mécanismes de croissance de la couche d’oxyde protectrice. Dans ce contexte, le film passif formé lors de l’exposition des alliages 600, 690 et Ni-30Cr, dans des conditions simulant le milieu primaire des REP, a été analysé par plusieurs techniques de caractérisation (MEB, MET, PEC et MPEC, XPS). Le couplage de ces méthodes a permis d’obtenir une description fine, en termes de nature et de structure, de l’oxyde multicouche se formant à la surface des alliages à base nickel en milieu de type primaire. Ainsi, la part protectrice de cette couche d’oxyde est constituée d’une couche continue de chromite mixte de nickel et de fer et de nodules de Cr2O3 dispersés à l’interface entre le chromite mixte et l’alliage. L’étude des mécanismes de croissance de la couche protectrice notamment à partir d’expériences mettant en œuvre des marqueurs et des traceurs, a permis de conclure à une croissance de la couche de chromite mixte résultant d’une diffusion anionique, via des courts-circuits de diffusion de type joints de grains. De plus, l’impact du taux de défauts en surface de l’alliage a également été étudié, mettant en évidence un effet double de ce paramètre, qui influence à la fois la densité de courts-circuits de diffusion au sein de l’oxyde mais également la vitesse de formation des nodules de Cr2O3. L’ensemble de ces résultats permet de proposer un mécanisme de corrosion des alliages à base nickel en milieu de type primaire et d’aborder quelques aspects cinétiques susceptibles de constituer des éléments de réflexion en vue du développement d’une modélisation complète de ce phénomène de corrosion.

L'OBJET DE L'ETUDE EST DE PROPOSER UN MODELE PHENOMENOLOGIQUE DE L'ENDOMMAGEMENT DES SUPERALLIAGES A BASE DE NICKEL PAR L'OXYDATION, CONDUISANT A UNE DEGRADATION DE LEURS PROPRIETES DE FISSURATION EN FATIGUE A 650C. EN S'APPUYANT LARGEMENT SUR LA MICROSCOPIE ELECTRONIQUE EN TRANSMISSION ANALYTIQUE, LES MECANISMES D'OXYDATION STATIQUE ET EN PARTICULIER LE STADE DE GERMINATION SONT ETUDIES. L'INFLUENCE DE LA COMPOSITION CHIMIQUE, DE LA MICROSTRUCTURE, DE LA PRESSION D'OXYGENE ET D'UNE PREDEFORMATION MECANIQUE SUR CE PREMIER STADE DU PROCESSUS D'OXYDATION EST DISCUTEE. DES ESSAIS DE PROPAGATION DE FISSURES SOUS DIFFERENTES PRESSIONS D'OXYGENE, DANS L'ALLIAGE 718, MONTRENT L'EXISTENCE D'UNE PRESSION DE TRANSITION DELIMITANT DEUX REGIMES DE PROPAGATION LIES AUX MODES D'OXYDATION. UNE RELATION EST ETABLIE ENTRE CES DEUX REGIMES ET LA NATURE DES PREMIERS GERMES FORMES. CETTE PRESSION DE TRANSITION NE DEPEND PAS DES CONDITIONS DE SOLLICITATION, FREQUENCE ET CHARGEMENT, MAIS DE LA TENEUR EN CHROME DU MATERIAU. DES ESSAIS SUPERPOSANT UN CRENEAU DE PRESSION A UN CYCLE DE CHARGEMENT MECANIQUE EN FATIGUE LENTE OU FATIGUE-FLUAGE PERMETTENT DE PRECISER LE MODE D'ENDOMMAGEMENT PAR L'OXYDATION. LA PROPAGATION DE LA FISSURE SE FAIT DE FACON CONTINUE, INDIQUANT QU'IL N'Y A PAS DEVELOPPEMENT D'UNE COUCHE D'OXYDE OU DE FRAGILISATION A LONGUE DISTANCE. CES ESSAIS INDIQUENT AUSSI LES PHASES DU CYCLE PENDANT LESQUELLES L'OXYDATION A UN EFFET ENDOMMAGEANT. IL S'AGIT DE LA FRACTION DU CYCLE OU LA VITESSE DE DEFORMATION EN POINTE DE FISSURE EST POSITIVE. SON IMPORTANCE DEPEND DE L'APTITUDE DU MATERIAU A RELAXER RAPIDEMENT LA CONTRAINTE. UN MODELE DE FRAGILISATION EST PROPOSE, BASE SUR LA FORMATION EN POINTE DE FISSURE DE GERMES DE NIO PENDANT CERTAINES PARTIES DU CYCLE DE SOLLICITATION. DES MODIFICATIONS CHIMIQUES ET MICROSTRUCTURALES DE CES ALLIAGES SONT PRECONISEES, PERMETTANT D'AMELIORER LEUR RESISTANCE A LA FISSURATION

Ce travail de thèse s'est intéressé à la détérioration, par oxydation et interdiffusion, de systèmes revêtement/superalliage à base de nickel, utilisés pour les aubes de turbine à gaz. Trois superalliages ont été étudiés : CMSX-4, SCB et IN792, revêtus par un aluminiure modifié au platine (RT22 ou CN91) ou par un revêtement NiCoCrA1YTa. Les cinétiques d'oxydation ont été déterminés entre 900°C et 1150°C. Des essais d'oxydation cyclique "long terme" de 15000h à 990°C et 1050°C, et "court terme" de 1800h à 1050°C, ont été effectués. Ils ont mis en évidence l'effet de la nature du superalliage, sur la résistance des systèmes RT22 ou CN91/superalliage et le rôle majeur de l'interdiffuion. Puis, le suivi des évolutions microstructurales et chimiques des systèmes revêtement/superalliage, a permis d'affiner les données à utiliser pour le modèle de prévision de durée de vie. Ces investigations ont mis en évidence la nécessité de prendre en compte, dans le modèle de diffusion, les transformations de phases, la présence de précipités et le déplacement des interfaces. Enfin, le critère de fin de vie le plus pertinent pour estimer la durée de vie des systèmes a été déterminé.

Cet ouvrage, qui rassemble les contributions de scientifiques et d'industriels issus de communautés différentes, présente l'état de l'art des développements scientifiques et technologiques concernant le comportement des matériaux à haute température sous environnement agressif, dans différents domaines (aéronautique, nucléaire, valorisation énergétique, chimie). Il fournit, en outre, les outils pédagogiques pour appréhender la corrosion à haute température grâce à la compréhension des mécanismes d'oxydation, et propose des solutions de protection des matériaux et des structures. Cet ouvrage s'adresse aux étudiants en mécanique, physique ou chimie des matériaux, ainsi qu'aux chercheurs et ingénieurs confrontés à des questions de durabilité de matériaux et de structures soumis à un environnement agressif. [source : 4e de couv.]