Alliage à base de fer/Alliage à base de nickel/Alliage à base de nickel/Plaque en superalliage résistant à la corrosion

Les superalliages à base de nickel sont une classe d'alliages renforcés par précipitation qui offrent de bonnes performances dans les environnements à haute température. Leurs excellentes propriétés à haute température ont permis leur utilisation dans de nombreuses applications aérospatiales.

Les superalliages à base de fer sont des superalliages. Ils se caractérisent par l'ajout d'autres éléments à la base du fer pour leur fabrication. Les superalliages à base de fer sont les superalliages à base de nickel et de cobalt.

Les superalliages à base de cobalt sont des matériaux utilisés dans des environnements à haute température et extrêmes, offrant une excellente résistance à haute température, à la corrosion et à l'usure. Ils sont principalement composés d'éléments tels que le cobalt, le chrome, le tungstène, le nickel et l'aluminium.

Les superalliages résistants à la corrosion offrent une résistance mécanique, une résistance à la déformation thermique et une résistance à la corrosion supérieures à celles des alliages traditionnels, nécessitant moins d'entretien et offrant une meilleure résistance aux environnements difficiles. Des travaux sont en cours pour développer de nouveaux superalliages résistants à la corrosion, tels que les superalliages à base d'aluminium, et pour développer de nouvelles méthodes de fabrication, comme la radiolyse, qui utilise la synthèse de nanoparticules pour la formation de polycristallins.

La résistance aux hautes températures et à la corrosion d'un superalliage dépend principalement de sa composition chimique et de sa structure. Prenons l'exemple du superalliage déformé à base de nickel Inconel718 : il est composé d'une phase matricielle γ, d'une phase δ, d'un carbure et de phases γ' et γ″ renforcées. La composition chimique et la structure matricielle de l'alliage Inconel718 témoignent de ses excellentes propriétés mécaniques : sa limite d'élasticité et sa résistance à la traction sont plusieurs fois supérieures à celles de l'acier 45, et sa plasticité est également supérieure. Sa structure réticulaire stable et ses nombreux facteurs de renforcement contribuent à ses excellentes propriétés mécaniques.

En raison de l'environnement de travail complexe et exigeant des superalliages, l'intégrité de la surface usinée joue un rôle crucial dans leurs performances. Cependant, les superalliages sont des matériaux généralement difficiles à usiner. Leur dureté micro-renforcée est élevée, leur écrouissage est important, leurs contraintes de cisaillement sont élevées et leur conductivité thermique est faible. L'effort et la température de coupe dans la zone de coupe sont importants. L'usinage présente souvent une mauvaise qualité de surface, ce qui peut entraîner de graves dommages aux outils, entre autres problèmes. Dans des conditions de coupe normales, la couche superficielle du superalliage peut engendrer des problèmes importants tels que des couches durcies, des contraintes résiduelles, des couches blanches, des couches noires et des déformations du grain.

Les superalliages sont des alliages de nickel, de fer-nickel et de cobalt résistants à la chaleur, utilisables à des températures élevées, souvent supérieures à 70 % de leur température de fusion. Ils peuvent être utilisés à des températures supérieures à 1 050 °C, avec des variations allant jusqu'à 1 200 °C. Cette résistance à la chaleur en fait un candidat idéal pour remplacer le carbure de tungstène dans les applications de pick-up.

Le superalliage le plus répandu est un matériau à base de nickel, riche en chrome, fer, titane, cobalt et autres éléments d'alliage. Comme pour les autres groupes de matériaux métalliques, les propriétés des superalliages peuvent être ajustées par divers traitements thermiques et/ou recuits et trempes. Comparés aux autres groupes de matériaux, les superalliages présentent les températures de service maximales et les duretés les plus élevées. Leur résistance en fait la meilleure alternative au carbure pour les applications à force de liaison élevée (> 1 kg).