Propriétés à température élevée en atmosphère oxydante d'alliages à haute entropie renforcés par carbures de type MC
Résumé
Aux côtés des plus récents superalliages ODS (Oxide Dispersion Strengthened) et base nickel monocristallins de type gamma/gamma’, les superalliages de fonderie équiaxe restent d’intérêt lorsque l’agressivité chimique du milieu chaud environnant non seulement concerne l’air et d’autres mélanges gazeux, mais aussi lorsque la corrosion à chaud vient du contact avec des sulfates, CMAS ou verres fondus, du fait de des teneurs en chrome de plusieurs dizaines de pourcents massiques que certains de ces alliages contiennent. Ils permettent aussi plus de liberté pour la géométrie des pièces produites. Les superalliages base cobalt renforcés par carbures eutectiques script MC (TaC, HfC …) sont de ces superalliages polycristallins de fonderie équiaxes qui permettent de produire des pièces complexes résistant au fluage à des températures excédant 1100°C. La forte teneur en cobalt (50% en poids et plus) peut représenter un problème de disponibilité et de coût (élément « critique »). Si des base nickel ou base fer riches en chrome conçus sur le même principe ont tendance à être moins (voire beaucoup moins) résistants au fluage, une matrice faite d’un alliage à haute entropie peut permettre de réduire la teneur en cobalt tout en maintenant (voire améliorant) la résistance au fluage intragranulaire. Une telle matrice, associée aux carbures script interdendritiques MC (retardant eux l’apparition du fluage tertiaire), peut conduire à une tenue mécanique à haute température très intéressante, et de fait à de longues durées de vie. Dans la présente étude, un alliage à haute entropie CoNiFeMnCr équimolaire (noté « EM »), a été synthétisé par fonderie, ainsi que deux versions de cet alliage, toutes deux avec 0,25% massique C avec soit Ta (« EM+TaC »), soit Hf (« EM+HfC ») avec des teneurs massiques conduisant à l’égalité atomique avec le carbone. Les microstructures, à matrice HEA dendritique, contiennent des carbures TaC ou HfC de morphologie script, potentiellement utiles au renforcement mécanique des espaces interdendritiques et intergranulaires. La présente étude porte sur le comportement de ces alliages en oxydation et en fluage flexion 3 points à 1100°C. Microstructures : les alliages EM+TaC et EM+HfC sont similaires aux superalliages base cobalt renforcés par les mêmes carbures Résistance à l’oxydation : comportement acceptable à 1100°C sur 50 heures mais imminence probable d’une oxydation catastrophique, sans doute avant 100 heures Résistance au fluage : par rapport à l’alliage équimolaire EM non renforcé MC, comportement intéressant du EM+HfC et très prometteur du EM+TaC ; transition stade II -> stade III reporté au delà de 70h – 100h grâce aux carbures MC, et fluage secondaire de EM+TaC très lent probablement grâce à une partie de Ta en solution solide et à la précipitation de TaC secondaires dans la matrice
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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