Définition et Propriétés des Alliages à Haute Température

Définition des alliages à haute température

Un alliage à haute température désigne un type de matériau métallique basé sur le fer, le nickel et le cobalt qui peut fonctionner à des températures élevées supérieures à 600 °C et sous certaines contraintes pendant une longue période ; et possède une grande résistance à haute température, de bonnes propriétés anti-oxydation et anti-corrosion, de bonnes performances en fatigue, de la ténacité à la rupture et d'autres propriétés globales. Les alliages à haute température ont une structure austénitique unique et présentent une bonne stabilité structurelle et une fiabilité de service à diverses températures.

Sur la base des caractéristiques de performance ci-dessus et du haut degré d'alliage des alliages à haute température, ils sont également appelés 'superalliages' et constituent un matériau important largement utilisé dans l'aviation, l'aérospatiale, le pétrole, l'industrie chimique et les navires. Selon les éléments de matrice, les alliages à haute température sont divisés en alliages à base de fer, à base de nickel, à base de cobalt et d'autres alliages à haute température. La température de service des alliages à haute température à base de fer ne peut généralement atteindre que 750~780°C. Pour les pièces résistantes à la chaleur utilisées à des températures plus élevées, des alliages à base de nickel et de métaux réfractaires sont utilisés. Les alliages à haute température à base de nickel occupent une position particulièrement importante dans l'ensemble du domaine des alliages à haute température. Ils sont largement utilisés pour fabriquer les composants les plus chauds des moteurs à réaction d'aviation et de diverses turbines à gaz industrielles.

Propriétés des alliages à haute température

Divers taux de dégradation des matériaux sont accélérés dans des environnements à haute température. Lors de l'utilisation, l'instabilité des tissus, la déformation et la croissance des fissures sous l'action de la température et du stress, ainsi que la corrosion oxydative de la surface du matériau sont susceptibles de se produire.

1. Résistance à haute température et résistance à la corrosion

La résistance à haute température, la résistance à la corrosion et d'autres propriétés des alliages à haute température dépendent principalement de leur composition chimique et de leur structure organisationnelle. Prenons l'alliage à haute température déformé à base de nickel GH4169 comme exemple, il est évident que la teneur en niobium dans l'alliage GH4169 est élevée, et la ségrégation du niobium dans l'alliage est directement liée au processus métallurgique. La matrice de GH4169 est une solution solide Ni-Gr, et la fraction massique de Ni contenant plus de 50 % peut être tolérée. À une température élevée d'environ 1 000 °C, elle est similaire à la marque américaine Inconel718. L'alliage est composé de phase matricielle γ, de phase δ, de carbure et de phases de renforcement γ' et γ″. Les éléments chimiques et la structure matricielle de l'alliage GH4169 montrent ses fortes propriétés mécaniques. La limite d'élasticité et la résistance à la traction sont plusieurs fois meilleures que celles de l'acier 45, et la plasticité est également meilleure que celle de l'acier 45. La structure de réseau stable et un grand nombre de facteurs de renforcement contribuent à ses excellentes propriétés mécaniques.

2. Difficulté de traitement élevée

En raison de son environnement de travail complexe et difficile, l'intégrité de la surface traitée des alliages à haute température joue un rôle très important dans ses performances. Cependant, les alliages à haute température sont généralement des matériaux difficiles à usiner. Ils ont une microdureté élevée, un durcissement par déformation sévère, une haute résistance au cisaillement et une faible conductivité thermique. La force de coupe et la température de coupe dans la zone de coupe sont élevées, ce qui se produit souvent lors du traitement. La qualité de la surface usinée est faible et l'outil est gravement endommagé. Dans des conditions de coupe normales, la couche de surface de l'alliage à haute température produira des problèmes excessifs tels que la couche durcie, les contraintes résiduelles, la couche blanche, la couche noire et la couche de déformation des grains.