Oxydation à haute température de superalliages monocristallins

High temperature oxidation of single crystal superalloys

• Auteur / Autrice : Karima Bouhanek
• Direction : Bernard Pieraggi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation

Métaux -- Effets des hautes températures

Propriétés mécaniques

Alliages réfractaires

Mots clés libres

Superalliages monocristallins

Résumé

Les proprietes mecaniques et la resistance a l'oxydation des superalliages monocristallins permettent leur emploi dans la fabrication des aubes de turbines a gaz. Le but de ce travail est de determiner l'influence de leur composition sur les cinetiques d'oxydation entre 900 et 1100c et sur la nature et la microstructure des oxydes et d'etudier la stabilite mecanique des couches d'oxyde formees a 1100c. Les superalliages etudies sont: cmsx2, cmsx4, cmsx6, srr99, mc2, mc2-sihf, am3, am3-sihf, am3-ta, am3-re et am3-pt. L'augmentation du rapport al/cr ou la diminution du rapport ti/ta, diminue la vitesse d'oxydation a 900c. L'addition de si, hf, re et pt ameliore la resistance a l'oxydation a 900 et 1000c mais seuls si et hf gardent le meme effet a 1100c. Les oxydes formes a 900c sont adherents et formes de quatre sous-couches 1- (ni,co)o + (ni,co)cr#2o#4, 2- nitio#3, 3- cr#2o#3 et 4- (al,cr,ti)(ta,ti)o#4. L'oxydation interne de l'aluminium et une zone appauvrie en ' ont ete mises en evidence. A 1100c, les oxydes sont formes de cinq sous-couches 1-(ni, co)o, 2- nitio#3, 3- (ni,co)cr#2o#4 + (ni,co)al#2o#4 4- (al,cr,ti)(ta,ti)o#4 et 5- al#2o#3. Ces oxydes s'ecaillent pendant le refroidissement a des temperatures comprises entre 750 et 300c. L'ecaillage ne depend pas de la vitesse de refroidissement. Lorsque l'ecaillage se produit a basse temperature les zones ecaillees ont une microstructure ou les empreintes des cristallites d'alumine ecaillee sont visibles et lorsque il se produit a plus haute temperature, les surfaces mises a nu pendant le refroidissement se reoxydent. Apres oxydation a 1100c, l'ecaillage est enregistre en continu pendant le refroidissement. Deux types d'ecaillage sont observes : 1- rapide et brutal et 2- lent et progressif. Les essais realises ont permis de determiner la variation de temperature, t, necessaire a l'initiation de l'ecaillage. Les resultats ont ete analyses avec le modele d'evans et lobb decrivant l'ecaillage en absence de deformation plastiques du substrat metallique. T depend de l'epaisseur de la couche d'oxydes et de l'energie de rupture interfaciale. Les elements d'addition si, hf, re et particulierement pt diminuent la valeur de t.