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Publication number: BE492098A
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Description


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  "Corps composé pour éléments de machines, qui doivent présenter une grande résistance à la chaleur et à l'incandescence." 
Le besoin de matières résistant aux températures élevées et ne devenant pas incandescentes s'est fortement accru ces dernières années, spécialement à cause du développement des turbines à gaz d'échappement. Dans ce but, on a développé une série d'aciers de haute qualité, qui étaient composés en particulier de métaux du groupe du fer et de chrome avec des proportions variables de molyb- dène, wolfram, vanadium, niobium, tantale, silicium, aluminium et autres.

   On a constaté que ces matières résistaient à l'incandes- cence   mais,   qu'elles n'avaient qu'une résistance mécanique faible à des températures d'environ   ,1000    C. et qu'elles avaient tendance à couler ou à fluer. 

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   On a également déjà proposé d'utiliser des matières cérami- ques dans ce but, mais ces dernières n'ont généralement pas donné de bons résultats à cause de leur manque d'adaptation aux varia- tions de température. D'après une autre proposition, on a voulu fabriquer des corps résistant aux températures élevées, à partir de molybdène ou de wolfram, qui devaient être protégés contre l'oxydation par un revêtement d'oxydes métalliques, par exemple de sillimanite. Mais ces matières présentent cependant l'inconvé- nient que l'obtention d'une liaison parfaite entre le métal et l'oxyde métallique s'accompagne de difficultés considérables. 



   Finalement, on a déjà proposé pour des éléments de machine, qui doivent présenter une forte résistance à la chaleur et à l'in- candescence, spécialement pour aubes et turbines à gaz d'échappe- ment, un corps composé, qui se compose d'une phase carbure et d'un alliage analogue à de la stellite. Etant donné que l'alliage dé- crit n'a qu'une faible teneur en carbure de titane, il ne répond que dans une faible mesure aux exigences posées à des matières de cette espèce. 



   La présente invention a pour objet un corps composé pour éléments de machine, qui doivent présenter une résistance aux tem- pératures élevées et à l'incandescence, spécialement pour aubes de turbines à gaz d'échappement, ce corps se composant d'une phase carbure contenant du carbure de titane et d'un alliage résistant à l'incandescence, et elle réside en ce que la proportion de carbure de titane dans la phase carbure est au moins de 80%. Une matière composée de cette espèce conserve encore sa résistance mécanique à des températures jusqu'à 1350  C et n'est pas non plus portée à incandescence à ces températures. 



   On connaît déjà des matières utilisées pour des tours à grande vitesse, des tuyères de tréfilerie, etc..., qui sont composées de 60% à 85% de carbure de titane et de cobalt. Mais la présente in- vention utilise le fait que les carbures de métaux à température de fusion élevée présentent une grande résistance mécanique, même 

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 à des températures très élevées. Cependant, un corps massif, fa- briqué en ces carbures ne résisterait pas suffisamment à l'incan- descence et serait, en outre, assez fragile. Grâce à l'addition d'un alliage connu en soi, résistant à la chaleur et à l'incandes- cence, aux carbures à température de fusion élevée, on obtient une matière, qui, en plus d'une résistance mécanique élevée, pré- sente également une résistance excellente à la chaleur et à l'in- candescence.

   Bien que dans ce but, on doive essayer d'employer des alliages résistant à l'incandescence qui présentent également une bonne résistance aux températures élevées, on peut également, dans le cas présent, employer des alliages n'ayant qu'une faible résistance aux températures élevées. C'est ainsi que, suivant la présente invention, la teneur de carbures à point de fusion élevé, de préférence sous forme d'armature de carbure, augmente, d'une part, considérablement la résistance à la chaleur d'alliages connus, déjà résistants à la chaleur, et, d'autre part, confère aux alliages de faible résistance à la chaleur mais résistant à l'incandescence, la résistance élevée à la chaleur nécessaire. 



   Grâce à l'addition d'autres carbures, qui forment des cris- taux mixtes avec le carbure de titane, on peut encore augmenter la résistance de l'armature de carbure et améliorer sa capacité de revêtement par des alliages résistant à l'incandescence. Dans ce but, les carbures suivants peuvent être utilisés : carbure de molyb- dène, carbure de wolfram, carbure de zirconium, carbure de vanadium, carbure de niobium, carbure de tantale, carbure de celtium, carbure de chrome, etc... On a constaté que, dans ce cas, il était avanta- geux de choisir la composition de façon telle que la quantité de carbure de titane s'élève à plus de 80% de la proportion de carbure de la matière. 



   La proportion d'alliages résistant à l'incandescence dans la matière composée est, de préférence, de 15 - 40%. Les alliages suivants, par exemple, résistant à la chaleur et à l'incandescence, se sont avérés particulièrement appropriés à ce but: 

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 1) 0,1 - 0,4% C ; 0,5 - 1,5% Mn; 0,5 - 1% Si ; 15 - 20% Cr ; 
10 - 25% Ni; 0,5 - 2% Mo ; 1 - 2%   W ;   0,5 - 4% Nb ; 
0 - 0,5% Ti ; reste Fe. 



  2) 0,05 - 0,5% C; 0,5 - 1% Mn; 0,4 - 0,7% Si; 15 - 25% Cr; 
20 - 40% Ni ; 20 - 45% Co; 3 - 4% Mo; 3 - 5 % Nb ; 
0- 2,5% Ti ; reste Fe. 



  3) 0,2 - 0,4% C ; 0,2 - 0,4% Mn ; 0,15 - 0,25% Si ; 
25 - 30% Cr ; 60 - 65% Co ; 4 - 5   % Mo;   reste Fe. 



  4) 0,4 - 0,5 % C ; 0,5 - 1% Mn ; 0,5 - 1% Si ; 15 - 30% Cr ; 
5 % Mo ; 7 % W ; reste Fe. 



    5)   25 - 35 % Cr ; 3 - 6 % Al ; 0,2 - 0,5 % Si ; reste Fe. 



   Le choix des alliages résistant à la chaleur et à l'incan- descence dépend essentiellement des exigences posées à la matière. 



  C'est ainsi que, par exemple, les alliages 1, 2, 3 et 4 présentent encore une résistance élevée à la chaleur et à l'incandescence entre 800  et 1000  C. Les corps composés, qui ont été fabriqués suivant la présente invention, à l'aide de ces alliages, ont cepen- dant une résistance à la chaleur considérablement plus élevée. Par suite de la résistance à la chaleur élevée de l'armature de carbure, on a, en outre, la possibilité d'utiliser des alliages, comme selon l'exemple 5, qui résistent de façon excellente à l'incandescence jusqu'à 1300 C mais qui n'ont qu'une faible résistance à la chaleur. 



   La préparation du corps composé peut avoir lieu en consti- tuant par agglomération, à l'aide des carbures, une armature dans laquelle sont coulés les alliages résistant à la chaleur et à l'in- candescence. Suivant la quantité de l'alliage à incorporer, il faut rendre l'armature plus ou moins poreuse. La porosité de l'armature dépend essentiellement de la pression sous laquelle ses constituants en poudre sont comprimés, cette pression étant de pré- férence comprise entre 0,5 et 4 T/cm2, tandis que la température 

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 d'agglomération, qui peut être comprise entre 1100  et 2500  C, influence, en premier lieu, les propriétés de résistance. 



   Mais pour préparer le corps composé, on peut également mé- langer sous forme de poudre, comprimer et agglomérer les carbures avec les alliages résistant à la chaleur et à l'incandescence. 



  Dans ce dernier cas, il est préférable de procéder encore, après l'agglomération préalable, à une agglomération sous pression et, dans certaines circonstances, à une agglomération ultérieure, de plus longue durée, pour qu'une armature de carbure solide puisse se former dans l'aggloméré. La durée de l'agglomération ultérieure peut être comprise entre 5 et 50 heures tandis que la température est généralement comprise entre 1300 et 1500  C. 



   Le corps conforme à la présente invention convient spéciale- ment pour des éléments de machine, qui sont soumis à des températu- res élevées mais on peut également l'utiliser avantageusement dans tous les cas où l'on exige une matière qui, même à des températures supérieures à 1000  C, doit encore présenter une résistance mécani- que élevée et une bonne résistance à l'incandescence. 



   REVENDICATIONS. 



   1. Corps composé pour éléments de machines qui doivent présen- ter des résistances élevées à la chaleur et à l'incandescence, spé- cialement pour aubes de turbines à gaz d'échappement se composant d'une phase carbure comportant du carbure de titane et d'un alliage résistant à l'incandescence, caractérisé en ce que la proportion de carbure de titane de la phase carbure s'élève au moins à 80%.

Claims

2. Corps composé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la phase carbure contient jusqu'à 15% d'un ou de plusieurs car- bures d'autres métaux à point de fusion élevé, qui forment des cristaux mixtes avec le carbure de titane, tels que, par exemple, le carbure de molybdène, le carbure de wolfram, le carbure de zir- conium, le carbure de vanadium, le carbure de niobium, le carbure de tantale, le carbure de celtium, le carbure de chrome. <Desc/Clms Page number 6>

3. Corps composé suivant les revendications 1 et 2, caracté- risé en ce que l'alliage résistant à l'incandescence est présent dans une proportion de 15 à 40% de la quantité totale du corps com- posé.

4. Procédé de fabrication d'un corps composé suivant la re- vendication 1, à partir de constituants en poudre, qui sont mélan- gés, comprimés et agglomérés de façon appropriée, caractérisé en ce que les corps comprimés sont agglomérés sous pression et le cas échéant, en vue de l'obtention d'une armature solide de carbure, sont agglomérés une seconde fois, après l'agglomération sous pres- sion.