Propagation des fissures a hautes temperatures dans un superalliage pour disque de turbomachine (alliage n18). Interactions entre la nature des sollicitations mecaniques et des effets d'oxydation

High temperature crack propagation in turbine disk superalloy (n18 alloy). Interaction between mechanical sollicitations and oxidation effects

• Auteur / Autrice : GILLES HOCHSTETTER, André Pineau
• Direction : Eric Andrieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

Le travail a porte sur la resistance a la propagation des fissures a chaud dans un superalliage a base de nickel, le n18. Cet alliage a ete recemment developpe par la snecma en vue de la fabrication de disques de turbomachine. Les resultats indiquent que l'effet de l'environnement est le principal facteur d'endommagement en fatigue et fatigue-fluage. Il favorise l'apparition d'un mode de rupture intergranulaire. On montre, parallelement, que les premiers instants de l'oxydation de l'alliage correspondent a la formation d'un oxyde du type (ni,co,o), non passivant, ce, malgre la forte teneur en chrome de l'alliage (23%at. Dans la matrice ). On met en evidence l'existence d'une pression partielle d'oxygene de transition, de l'ordre de 10#-#6 atm. , en deca de laquelle tout effet fragilisant de l'environnement cesse. Cela s'accompagne d'un changement dans le mode d'oxydation de l'alliage: celui-ci devient chromeformeur. L'effet de l'environnement agit de facon totalement couplee a la mecanique. Cela se traduit par deux phenomenes marquants, lorsque la pression partielle d'oxygene est superieure a la pression de transition: son effet fragilisant est largement accrue lorsque le chargement mecanique comporte une composante statique importante (l'effet d'un temps de maintien a la charge maximum du cycle de fatigue est plus important que celui de la frequence du cycle). La resistance a la propagation des fissures peu etre tres affectee par la microstructure de l'alliage et en particulier, par la presence de precipites ' d'une taille inferieure a 100 nm, pres des joints de grains de l'alliage. L'effet de la microstructure est surtout sensible en presence d'un chargement ayant composante statique importante. On conclu que le mecanisme de rupture le plus endommageant est celui faisant intervenir un couplage entre le fluage et l'effet de l'environnement, localise au niveau des joints de grains de l'alliage. On emet l'hypothese que ce mecanisme de rupture est un phenomene de glissement intergranulaire favorise par la presence d'oxygene dans les joints de grains, laquelle serait une consequence du mode d'oxydation de l'alliage