Définition et caractéristiques de traitement des matériaux en alliage à haute température

Les alliages de titane à haute température ont été largement utilisés dans les moteurs aérospatiaux en raison de leur excellente résistance thermique et de leur haute résistance spécifique. Des matériaux d'alliage similaires à haute température seront des matériaux de choix pendant longtemps dans le futur. Dans la science et la technologie en évolution rapide d'aujourd'hui, la recherche et le développement futur des matériaux d'alliage à haute température ont une grande signification pratique et stratégique. Les futurs véhicules aérospatiaux et leurs systèmes de poussée nécessitent le développement de matériaux d'alliage à haute température avec une résistance, une température de fonctionnement et un module d'élasticité plus élevés, une densité plus faible et un prix inférieur à ceux des alliages Ti64 et T16242 existants. Par conséquent, les matériaux d'alliage à haute température représentent le développement principal des matériaux aéronautiques.

Définition des alliages à haute température

Les alliages à haute température désignent des matériaux métalliques à base de fer, de nickel et de cobalt qui peuvent s'adapter à une utilisation à court ou à long terme dans différents environnements à des températures élevées supérieures à 600 °C et sous certaines contraintes. Ils possèdent également une résistance à haute température, une plasticité supérieure, une bonne résistance à l'oxydation et à la corrosion à chaud, de bonnes performances en fatigue thermique, une ténacité à la rupture et d'autres propriétés globales. Les alliages à haute température ont une structure austenitique unique et présentent une bonne stabilité structurelle et une fiabilité de service à diverses températures. En raison des caractéristiques de performance ci-dessus et du haut degré d'alliage des alliages à haute température, ils sont appelés superalliages en Grande-Bretagne et aux États-Unis.

Caractéristiques du traitement des alliages à haute température

Pour les alliages à haute température tels que les alliages de nickel, les alliages de titane et les alliages de cobalt, la résistance à haute température augmente directement la difficulté de traitement. Sous l'action combinée d'une force de coupe importante et de la haute température générée lors de l'usinage, l'outil sera fragmenté ou déformé, provoquant la rupture de l'outil. De plus, la plupart de ces alliages développent rapidement un durcissement par déformation. La surface durcie produite lors de l'usinage de la pièce entraînera une entaille sur le tranchant de l'outil dans la profondeur de coupe et causera des contraintes indésirables dans la pièce, détruisant la précision géométrique des pièces usinées. Le traitement des alliages de titane fait également face à ces problèmes. Bien que la force de coupe requise pour usiner les alliages de titane soit seulement légèrement supérieure à celle de l'acier, les propriétés spéciales des alliages de titane rendent leur usinage beaucoup plus difficile que celui de l'acier de même dureté.

Les points principaux sont les suivants :

1) Les alliages de titane, comme d'autres alliages à haute température, sont également sujets au durcissement par déformation ;

2) La conductivité thermique des alliages à base de titane est très faible, ce qui fait que presque toute la chaleur générée pendant le traitement est concentrée sur le tranchant de coupe ;

3) Le module d'élasticité de l'alliage de titane est très faible, surtout sous de fortes forces de coupe, rendant la pièce sujette à la déviation de l'outil et aux vibrations ;

4) Le plus grave est que les propriétés chimiques de l'alliage de titane sont plus actives que celles des autres alliages à haute température, ce qui fait que la pièce en alliage de titane réagit facilement chimiquement avec l'outil pendant le traitement, entraînant des cavités de retrait dans la pièce.

En raison des raisons ci-dessus, le traitement des alliages résistants à haute température nécessite une technologie de traitement spéciale.