Base de connaissances

Atabay, S. (2022). Laser powder bed fusion of precipitation-hardened rene 41 and rene 77 nickel base superalloys. Thèse.

La fusion laser sur lit de poudre (LPBF) est une technologie prometteuse qui permet de produire des pièces complexes avec une liberté de conception et des délais courts. Pour les applications nécessitant une résistance élevée et une résistance à haute température, les superalliages à base de Ni sont le premier choix de matériau. Bien qu’une variété de superalliages puisse être produite par LPBF, la plupart des alliages à haute résistance sont sujets à la fissuration et considérés comme difficiles à souder. L’objectif principal de cette recherche est d’évaluer l’aptitude au traitement des superalliages à base de Ni durcissables par précipitation par LPBF. À cette fin, le traitement de deux alliages durcissables par précipitation, Rene 41 (R41) ayant une bonne soudabilité et Rene 77 (R77) classés comme difficiles à souder, sont étudiés ainsi que leur développement microstructural et leurs propriétés mécaniques. Tout d’abord, l’alliage R41 a été produit par LPBF, et son évolution microstructurale a été étudiée. Des échantillons denses et sans fissures ont été produits lors de l’optimisation des paramètres. La microstructure telle que construite (AB) a révélé des grains colonnaires avec une orientation préférée. La précipitation ‘ a été supprimée pendant la LPBF. Les échantillons ont été soumis au traitement thermique standard (HT). La formation de particules de carbure a été observée avec la précipitation de ’ après le HT. Les propriétés mécaniques des échantillons à la fois dans l’état AB et HT ont été caractérisées. Les résultats ont prouvé que lorsque la norme HT est appliquée aux pièces R41 fabriquées par LPBF, la résistance et l’allongement mesurés à température ambiante (RT) répondent aux spécifications AMS. Étant donné que la microstructure obtenue après LPBF est très différente de celle des techniques de traitement conventionnelles, l’adéquation des cycles HT appliqués commercialement doit être étudiée. Par conséquent, des HT supplémentaires ont été appliquées pour comprendre le développement microstructural et les propriétés mécaniques résultantes. L’analyse microstructurale a révélé que HT au-dessus de la température du solvus ‘, entraînait la précipitation de phases γ’ et carbure similaires à la HT sous-solvus mais avec des distributions de tailles différentes. Cependant, la morphologie des grains était équiaxe avec une orientation aléatoire. De plus, les propriétés de traction ont été testées à 760°C. Les valeurs YS et UTS obtenues pour toutes les conditions d’échantillon étaient comparables aux alliages corroyés et HT rapportés dans la littérature. Les comportements d’allongement et de déformation ont montré des différences significatives. La morphologie des grains colonnaires de l’échantillon sub-solvus HT a conduit à l’allongement le plus élevé tandis que l’échantillon traité au super-solvus avait le taux d’écrouissage le plus élevé pendant la déformation. Enfin, les connaissances acquises grâce au R41 ont été utilisées pour étudier la fabricabilité de l’alliage R77. Cet alliage est plus sujet à la fissuration lors de la fabrication. L’élimination de la fissuration dans un alliage difficile à souder uniquement par l’optimisation des paramètres s’est avérée possible avec le LPBF de R77. De plus, ces structures sans fissures ont été maintenues sur une version modifiée du HT standard. Dans ce cas, la présence de précipités ’ extrêmement fins a été identifiée après LPBF, et une distribution bimodale des précipités a été développée après la HT. Les propriétés de traction pour les deux conditions ont été testées à température ambiante et 810 °C et comparées à des homologues forgés et à d’autres alliages difficiles à souder fabriqués par LPBF. Le comportement de déformation des échantillons dans les deux conditions change avec la température. L’échantillon AB a montré un durcissement significatif tandis que l’échantillon HT avait un allongement amélioré grâce au micro-jumelage activé thermiquement.

Consulter la publication