<Desc/Clms Page number 1>
MEMOIRE DESCRIPTIF pour : "Matière pour hautes températures et procédé de fabrication de cette matière".
Les matières résistantes aux hautes températures ont de très nombreuses applications: parois de fours, résistances électriques, turbines à gaz, tuyères pour moteurs à réaction, échangeurs de chaleur etc; En général les matériaux réfractaires à base d'oxydes, de carbures ou de composés intermétalliques, par exemple avec du colombium, ont une meilleure résistance aux hautes températures que les métaux, mais ils manquent d'élasticité. Les métaux possèdent en général une meilleure ductilité, mais leur résistance à l'oxydation est insuffisante, abstraction faite de certains métaux nobles qui n'entrent pas dans la pratique industrielle en raison de leur prix élevé.
On a essayé de pallier à cet inoonvéniant en créant des alliages qui se recouvrent d'eux-mêmes d'une couche d'oxydes étanche et adhérente. On obtient ainsi les alliages dont les plus connussont les nickel-chrome à 80% de Ni et
<Desc/Clms Page number 2>
20% de Cr qui résistent admirablement jusqu'à 11000 C environ.
Ces alliages de structure austénitique gardent leur ductilité et possèdent une très bonne résistance mécanique à chaud; cependant, dès qu'on dépasse la température indiquée, ces alliages se détériorent très rapidement. Les alliages du type "Kanthal" (marque déposée) permettent de monter jusqu'à 1350 C. La composition est de 24% Cr, 5,5% A1, 1 à 2,5% Co, reste Fe.Ces alliages possèdent une résistance à l'oxydation très élevée, mais la résistance mécanique à haute température est plus faible, de sorte que des précautions spéciales doivent être prises lorsqu'il y a sollicitation mécanique aux températures élevées.
En outre ces alliages présentent le désavantage de subir une recristallisation qui les rend fragiles à chaud et à froid pour peu qu'on les maintienne pendant un certain temps à température élevée, de sorte qu'il n'est plus possible de déformer les objets une fois mis en service. Les alliages précités sont surtout employés pour des résistances électriques,
Pour les aubages de turbines à gaz il faut chercher une résistance élevée auluage et à l'oxydation pour des températures aux environs de 650 à 800 C.
Les alliages les plus connus sont par exemple le "Vitallium" (marque déposée) à 65% Co, 30% Cr et 5% Mo, le "K 42 B" à 46% Ni, 25%Co, 2%Ti
EMI2.1
7;Fe, 19;' Cr, 1"'Inconei Pli (marque déposée) à 75/,' Ni, 14e Cr, 6% Fe, 3% Ti, 0,6% Al, ou encore un alliage à 16% Cr, 25% Ni, 6% Mo, 0,08% C, Fe le reste. On a également proposé des matériaux composites, par exemple la combinaison de matières céramiques avec des métaux réfractaires obtenus par les méthodes de la métallurgie des poudres. Pour ces compositions les poudres employées ont des dimensions de particules entre 1/100 et 2/10 da mm.
Des produits semblables sont employés pour des garnitures de freins travaillant à haute température et pour des résistances électriques. Malheureusement ils
<Desc/Clms Page number 3>
manquent de ductilité et leur résistance à la traction et aux vibrations est très faible.
La présente invention permet l'élaboration de matériaux résistant aux hautes températures au dessus de 600 C, jusqu'à 1400 C et plus, possédant à ces températures à la fois une résistance chimique et mécanique très élevée,une haute résistance à la'fatigue, aux vibrations et au fluage et une certaine ductilité qui n'est pas entravée par un chauffage prolongé. Suivant l'utilisation de la matière, les caractéris- tiques peuvent être adaptées aux exigences de chaque application dans de larges limites par le choix des matières de base et les modalités d'exécution.
L'invention se rapporte aussi bien au produit qu'au procédé de fabrication. Le nouveau produit selon l'invention comprend un métal de base dans lequel est incorporé une matière réfractaire, tous les deux résistant aux températures de service au dessus de 6000 C, et se trouvant dans un état de division tel que l'épaisseur des particules est inférieure à 1/100 de mm.
Cet état de division empêche la recristallisation ,grossière du produit final et limite les plans de glissement de telle sorte que la résistance au fluage et à la fatigue se trouve augmentée tandis qu'un certain allongement subsiste.
Le procédé de fabrication selon l'invention consiste en une série d'opérations: une réduction du métal de base à l'état de finesse voulue, l'incorporation du réfractaire, l'agglomération et la mise en forme finale. La suite de ces opérations n'est pas rigoureuse et peut également comporter des phases de traitements thermiques.
Les meilleures caractéristiques du produit final sont généralement obtenues pour une épaisseur des particules comprise entre 1/1000 et 1/100.000 de mm.
Selon l'invention, la dispersion du métal de base @
<Desc/Clms Page number 4>
et l'incorporation des particules réfractaires peut être obtenue de diverse façon, par exemple par la métallurgie des poudres, consistant à réduire le métal de base, qui peut être un des alliages mentionnés plus haut, ou un autre alli- age résistant aux températures élevées,à la finesse voulue par une méthode classique, d'opérer une oxydation ou un trai- tement superficiel de sorte que les particules se recouvrent d'une peau réfractaire de 1/100.100 à 1/100 de mm et d'opérer ensuite l'agglomération, qui peut être suivie par des traitements thermiques et des déformations plastiques telles qu'extrusion, laminage, étirage etc.
Selon l'invention il est également possible de pul vériser les constituants de l'alliage séparément ou de préparer des alliages mères plus faciles à réduire à la finesse voulue et d'incorporer certains constituants, surtout s'ils ont un effet durcissant, seulement lors de la prépara- tion du mélange, avant agglomération. Dans ce cas l'un ou plusieurs constituants peuvent faire office de support pour les particules réfractaires.
Exemple: une poudre de l'alliage "Kanthal" (marque déposée), mais avec une quantité d'aluminium moindre est finement pulvérisée et mélangée à de la poudre d'aluminium de la finesse voulue, oxydée superficiellement, puis agglomérée selon un des procédés connus. Au cours de la fabrication, l'aluminium métallique de la poudre peut entrer en solution, au moins partiellement, dans l'alliage qui forme la matrice et en augmenter la résistance chimique et mécanique, tandis que les peaux d'oxydes subsistantes empêchent la recristalli- sation grossière et la glissement dans le réseau cristallin de l'alliage.
D'après l'invention il -est également possible de mélanger ou de traiter une poudré de métal résistant aux
<Desc/Clms Page number 5>
hautes températures avec une matière réfractaire telleque par exemple oxyde de métal alcalino-terreux, oxyde de Cr, oxyde de métal de la série des terres rares et d'agglomérer le mélange
D'après l'invention on peut également préparer le mélange à la composition et à la finesse voulue par précipi- tation et obtenir l'objet désiré par des transformations subséquentes.
L'invention couvre également les objets fabriqués dans cette matière.
REVENDICATIONS.
1. Matière métallique résistant aux hautes tempéra- tures au dessus de 600 C caractérisée en ce que le métal de base est subdivisé en un réseau dont les éléments ont une épaisseur inférieure à 1/100 de mm et qui sont séparés par des particules réfractaires dont l'épaisseur est également inférieure à 1/100 de mm.