Incidence de traitements thermomécaniques et thermiques sur les structures d'un intermetallique de titane ''TI 48Al 8Nb'' et leur résitance au fluage : application à l'optimisation de fabrication d'aubes de turbine basse pression

Incidence of thermal and thermomechanical treatments on ''TI 48Al 8Nb'' tial structures and their creep resistance optimization of low pressure turbine blades fabrication process

• Auteur / Autrice : Juliette Korhel
• Direction : Roland Logé, Anne-Marie Chaze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fluage

Traitement thermomécanique

Titane

Résumé

Pour matricer des aubes de turbine BP en « Ti 46Al 8Nb » puis optimiser leur résistance au fluage, l’incidence de l’histoire thermomécanique sur les structures, leur ductilité et leur résistance au fluage, est étudiée. Des moyens de contrôle d’hétérogénéité de composition et de structure sont ensuite évalués. Pour matricer et optimiser la résistance au fluage, les domaines de stabilité des structures d’équilibre, les températures caractéristiques de la transformation lamellaire et les évolutions microstructurales de structure lamellaire sont déterminées par analyse thermique différentielle. La ductilité des structures prochegamma étudiées atteint ses limites lorsque le taux de triaxialité et de phase alpha2 ne sont plus positif et augmentent, respectivement. Par modélisation du comportement en déformation puis simulation, la résistance des outils et les efforts sont étudiés. Les histoires thermomécaniques de l’aube sont ensuite reproduites par extrusion et aplatissage. L’étude de la résistance au fluage de structure obtenue par ces deux procédés, brute de déformation et traitée thermiquement montre qu’ils sont pénalisants quelle que soit la structure. Un traitement de durcissement permet d’améliorer la résistance au fluage pour dépasser de 7 fois les spécifications des motoristes. Enfin, les hétérogénéités de composition et de grain lamellaire sont contrôlées par analyse thermique différentielle et contrôle ultrasonore. Le contrôle ultrasonore se révèle capable de mesurer le taux de phase alpha2 d’une structure lamellaire. Un contrôle en continu de la résistance au fluage d’aube de structure lamellaire pourrait donc s’envisager dans le cadre d’opérations de maintenance

To forge low pressure turbine blades in « Ti 46Al 8Nb » and optimize their creep resistance, thermomechanical history’s incidence on structure, their ductility and creep behaviour is studied. Structure and composition heterogeneity’s control means are also evaluated. For forging and creep resistance, the temperature stability domain of equilibrium structure, the characteristic temperature of lamellar transformation and some microstructural evolutions of lamellar structures are determined by differential thermal analysis. The ductility of near gamma structure reaches its limit when the triaxiality and the alpha2 phase proportion, are no longer positive and raise, respectively. After modelling of these structures rheological behaviour and simulation of the isothermal forging, tool resistance and forging strength are studied. Blade material thermomechanical history is then roughly reproduced by forging and extrusion. These two processes are shown to be detrimental to the creep resistance of the structure they undergo, whether they are thermally treated or not. A hardening tempering is nevertheless able to improve the creep resistance of a transformed structure, that reach seven times the specifications imposed by motorists. Study of control means shows that composition and lamellar grains heterogeneity can be controlled by differential thermal analysis and ultrasonic means, respectively. The ultrasonic control even shows that the alpha2 phase proportion of a lamellar structure can be controlled. The consequence of that last result is that the creep resistance could be tested by non destructive means during maintenance operation