Le rôle du niobium dans les superalliages

Le rôle du niobium dans les superalliages

Les éléments réfractaires sont des ajouts d'alliage importants dans les superalliages à base de nickel et de fer-nickel. Ils sont responsables de l'augmentation des propriétés mécaniques à haute température présentes dans les systèmes de superalliages actuels. Dans cet article, nous examinerons le rôle du niobium en superalliages.

Le rôle du niobium dans les superalliages

Il est établi depuis longtemps que les superalliages à base de nickel et de fer-nickel sont « super » car ils sont renforcés par une dispersion de gamma-prime (y) fine et cohérente. et parfois par des précipités gamma à double prime (y") dans la phase gamma (r). Ces phases confèrent une résistance à la traction et au fluage raisonnablement élevée à des températures élevées tout en maintenant des propriétés de ductilité, de résistance à la rupture et de fatigue adéquates.

Ces précipités sont formés par la réaction de précipitation de Ni avec Al et Ti ou, dans le cas du superalliage fer-nickel-base, Nb et Ti. Les éléments réfractaires, Nb et Ta, remplissent des fonctions de renforcement à la fois dans les phases y et les phases de précipitation y' et y".

Ces éléments peuvent se comporter quelque peu différemment en tant que formateurs de carbure. Ils sont également connus pour affecter la résistance à la corrosion et la stabilité des alliages. Les deux éléments sont des métaux d'abeille et sont très inadaptés au réseau de Ni frais ; donnant ainsi naissance à leur réputation bien méritée en tant qu'éléments puissants de renforcement des solutions solides dans les phases y ainsi que dans les phases de précipitation. Le tantale et le niobium sont connus pour se répartir dans les phases de renforcement y et 7" et sont également des formateurs de carbure de type MC.

De plus, à des degrés divers, ces éléments augmentent les températures de fusion et de solidus. Cela entraîne non seulement une plage de températures plus élevée et plus large pour la mise en solution et l'homogénéisation, mais également des problèmes de ségrégation pendant le processus primaire de raffinage et de fusion sous vide et pendant les processus de fusion de raffinage de structures secondaires tels que VAR et ESR. Cependant, le Ta est connu pour diminuer la tendance aux taches de rousseur lors de la solidification directionnelle des aubes de turbine.

Le rôle du niobium dans les superalliages

Les rôles détaillés des éléments réfractaires dans les superalliages ne sont pas bien compris. En particulier, la technologie fondée sur la science pour remplacer un élément réfractaire par un autre n'existe pas. Par exemple, on ne sait pas si Ta et Nb sont de meilleurs renforçateurs que d'autres éléments réfractaires, par exemple, W et MO.

En outre, on ne sait pas si le degré élevé de décalage entre les phases y et de précipitation, dû aux ajouts d'éléments réfractaires, affecte des propriétés telles que le renforcement de la déformation et y et r" cinétique de grossissement, ce qui est un problème par rapport aux applications à long terme.

Afin de concevoir et développer des superalliages plus améliorés, ainsi que de conserver sur les éléments d'alliage les plus chers et les moins abondants, une meilleure compréhension du rôle de ces éléments réfractaires sur le propriétés mécaniques et microstructurales des superalliages est nécessaire.

Conclusion 

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