Quels sont les inconvénients de l’Inconel 718 ?
L'Inconel 718 est un superalliage haute performance à base de nickel, de fer et de chrome, initialement développé par Eiselstein d'Inconel à la fin des années 1950 pour être utilisé dans les moteurs à turbine à gaz. Il contribue de manière significative à répondre aux exigences des moteurs à turbine à gaz avancés. Il est largement utilisé dans le domaine aérospatial en raison de sa bonne soudabilité et de ses propriétés mécaniques supérieures à celles des autres qualités de superalliages. La résistance thermique élevée de l'alliage Inconel 718 est principalement obtenue grâce à la précipitation des phases prime-[Ni3Ti, Ni3Al)] et double prime-[Ni3Nb]. General Electric utilise 34 % d'alliage Inconel 718 dans le moteur CF6 du Boeing 787, utilisé pour fabriquer des composants de moteurs aérospatiaux. Il est utilisé dans les parties chaudes des fusées et des turbines à gaz, telles que les aubes, les disques et les carters dans les zones à haute pression des compresseurs et des disques, ainsi que dans certaines aubes des pièces de turbine présentant une résistance à haute température, d'excellentes propriétés de fluage et de rupture sous contrainte. . , une bonne résistance à la corrosion à chaud et une bonne résistance à l'oxydation sont les principales exigences. Il implique deux méthodes de renforcement : le renforcement par solution solide (les atomes de Fe, Cr, Mo, Nb remplacent Ni dans la matrice Ni) et le renforcement par précipitation des précipités ′ et ″. A une température proche de 650 degrés, Nb se combine avec Ni pour former la phase ″ (Ni3Nb), offrant d'excellentes propriétés mécaniques à très haute température.
Afin d'améliorer continuellement l'efficacité, les performances sur le terrain et de réduire la maintenance des moteurs à turbine à gaz industriels, une application généralisée de l'alliage Inconel 718 est nécessaire. Ils peuvent résister à des contraintes plus importantes à des températures élevées allant jusqu'à 650 degrés pendant des périodes prolongées, démontrant ainsi leur faisabilité pour une utilisation dans la technologie avancée des moteurs à turbine à gaz. Après 1950, l’ère des moteurs à réaction et des fusées a commencé, et ils ont joué un rôle important dans le développement des moteurs à forte poussée. Sans superalliages à base de nickel, les avions voleraient avec moins de puissance et à des vitesses plus lentes. Le moyen le plus efficace d’accélérer la poussée d’un moteur d’avion est d’augmenter sa température de fonctionnement. Elle est limitée par la résistance aux températures élevées des métaux utilisés pour les composants des moteurs aérospatiaux. Il doit être plus dur et résistant à la corrosion, à l’oxydation et à la déformation à haute température. La plupart des matériaux subissent un fluage accéléré à des températures de 30-40 % de leur point de fusion. Par exemple, les alliages de titane fluctuent rapidement au-dessus de 360 degrés. Le superalliage Inconel 718 présente une excellente résistance au fluage et peut donc être utilisé à des températures allant jusqu'à 860 degrés, soit 70 % au-dessus de son point de fusion (Tm=1430 degrés). Au cours des deux dernières décennies, la propulsion des moteurs à turbine à gaz a augmenté de 60 pour cent tandis que la consommation de carburant a diminué de 20 pour cent. Il étend les limites de fonctionnement des superalliages à 1 300 degrés, contribuant ainsi à la puissance des moteurs à réaction.
Le soudage revêt une grande importance dans l’industrie aérospatiale dans la fabrication de composants de moteurs d’avion. La concurrence extrême sur le marché de l'aérospatiale oblige les fabricants à modifier leurs processus de fabrication, redessinant ainsi de gros composants structurels et mécaniques afin d'éviter des processus de moulage et d'usinage coûteux ainsi que le transport ultérieur du fournisseur au fabricant. Une amélioration dans la conception et la fabrication de composants structurels consiste à fabriquer des sous-structures et à les assembler grâce à des procédés de soudage avancés appropriés. De plus, la réparation par soudure des composants de moteurs aérospatiaux devient de plus en plus importante comme moyen de prolonger la durée de vie du moteur et de réduire les coûts associés au remplacement des composants. Le procédé de soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) est spécifiquement utilisé pour le soudage de l'alliage Inconel 718 car il permet d'obtenir des joints propres, précis et de haute qualité. Il est bon marché, offre un environnement d'atelier convivial et convient mieux aux opérations de soudage sur site. Cependant, il présente également certains inconvénients, tels qu'un apport thermique élevé et une pénétration plus faible de la soudure en raison de la colonne d'arc plus large, ce qui entraîne une porosité due au gaz de protection piégé, une distorsion et des vitesses de soudage plus lentes. De plus, le soudage de plaques minces rend difficile la formation de bons joints sans défauts. L'alliage Inconel 718 est sensible à un certain nombre de problèmes métallurgiques lors du soudage par fusion, en particulier la ségrégation du niobium et le développement d'un réseau plus grossier de phase Laves dans la zone de fusion (FZ). Il détériore considérablement les propriétés mécaniques des joints soudés. De plus, la liquéfaction de la phase riche en niobium dans la zone affectée thermiquement (ZAT) peut entraîner des problèmes de microfissures. Le métal d'apport lent de l'alliage Inconel 718 ne saigne pas et ne mouille pas comme l'acier au carbone et le métal d'apport en acier inoxydable. Par conséquent, divers défauts de soudage se produiront, tels que des pores, des fissures de solidification, etc.
