Superalliages monocristallins pour aubes de turbomachines modernes

Single crystal superalloys for turbine blades in advanced aeroengines

Résumé

Les superalliages à base de nickel permettant de réaliser des pièces monocristallines de formes complexes moulées aux cotes sont déjà utilisés dans certains moteurs avancés aux États-Unis et plus récemment dans des moteurs français (M88 de la Snecma, moteurs d'hélicoptères Arriel 2 et Arrius 2 de Turboméca). Plusieurs superalliages monocristallins ont déjà été mis au point en France pour les besoins spécifiques des motoristes français afin d'assurer leur indépendance technique et commerciale vis-à-vis des États-Unis. Tous ces alliages ont été conçus puis brevetés dans le cadre du « Programme de développement de nouveaux matériaux » initié par la Snecma en 1980 et pour subvenir aux besoins futurs des moteurs d'hélicoptères exprimés par Turbomeca. Quelques considérations importantes et les lignes directrices du développement des alliages sont examinées. L'accent est mis sur le rôle des traitements thermiques et on montre que, dans de nombreux superalliages monocristallins, la tenue optimale au fluage est obtenue avec des précipités relativement gros, d'une taille d'environ 0, 5 µm. La solidification sous fort gradient de température se montre particulièrement utile pour réduire la porosité qui affecte défavorablement la tenue en fatigue de ces alliages. Le traitement HIP semble être une technique potentiellement intéressante pour éliminer la porosité des monocristaux produits sous faible gradient dans les installations habituelles de solidification. L'effet de l'anisotropie cristalline en fluage en relation avec la microstructure et en fatigue est examiné.