BE627749A

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Info

Publication number: BE627749A
Authority: BE

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 
 EMI1.1 
 



  "Alliages à base de nickel". 



   La présente invention est relative à des alliages à base de nickel pour das applications à haute température. Dans de nombreux moteurs d'avions, les disques des turbines sont réa- lisés en des aciers inoxydables ferritiques complexes. Dans de nombreuses conceptions nouvelles de moteurs, on a proposé d'ob- tenir une performance améliorée en faisant fonctionner les mo- teurs à des températures de gaz supérieures à celles utilisées 

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 jusqu'à présent, ces températures étant plus élevées que celles auxquelles les alliages à base de fer peuvent être utilisés. 



   De nombreux alliages pour aubes à base de nickel, actuellement utilisés, ont des propriétés de fluage et de ruptu- re aux hautes températures, qui sont supérieures à celles des matières à base de fer qui ont été utilisées dans la fabrication des disques de turbines, mais leurs propriétés à la traction, spécialement la tension d'épreuve (il s'agit de la tension qui, lorsqu'elle est appliquée à une pièce d'essai de traction pen- dant une période déterminée provoque un allongement permanent égal à un pourcentage spécifié de la longueur de la pièce), sont inférieures à celles désirées aux températures ambiantes, Jusqu' à présent, les propriétés aux températures ambiantes et aux tem- pératures élevées de ces alliages ont été améliorées en augmen- tant les quantités des éléments durcissants, tels que l'alumi- nium et le titane.

   Cependant, des concentrations accrues de ces éléments dans l'alliage peuvent mener à la formation d'occlu- sions de carbure et de nitrure de titane. Des alliages ayant une teneur élevée en titane sont toujours sujets à la formation d'occlusions de carbure et de nitrure de titane, spécialement dans les lingots de grandes dimensions. Ces occlusions peuvent donner lieu à des difficultés lors du forgeage et mènent souvent à une mauvaise ductilité de traction aux températures ambiantes,   On a   trouve que   l'addition   de niobium et   d'alu-   minium à certains alliages à base de nickel donnent des alliages ayant une bonne résistance à la traction à la fois aux tempéra- tures élevées et aux températures ambiantes, sinsi qu'également une bonne ductilité aux températures ambiantes. 



   Suivant la présente invention, on prévoit des alliages à base de nickel ayant la composition suivante t 
Carbone :   0,01   à   0,15%   en poids 
Silicium :   jusqu'à   0,5% en poids 

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 Manganèse; 0,3 à 2% en poids 
Chrome 15% à 25% en poids   Aluminium :   2% à 4,5% en poids 
Niobium : 1,5% à 5% en poids le restant étant formé par du nickel. 



   On préfère que la proportion d'aluminium dans 1' alliage soit de l'ordre de 2,75 à   4,5%   en poids et que la pro- portion de niobium soit de l'ordre de 2 à 5% en poids de   l'al-   liage. 



   Les alliages de la présente invention peuvent également contenir jusqu'à 15% de molybdène, jusqu'à 5% de tung- stène, jusqu'à 1% de titane, jusqu'à 2% de vanadium, jusqu'à 20% de cobalt et jusqu'à 0,01% de bore, soit séparément, soit en com-   binais on..    



   Les procédés de mise en oeuvre de l'invention sont décrits ci-après à titre d'exemples. Il sera entendu cepen- dant que l'invention n'est nullement limitée aux exemples donnés, 
Exemple 1. Une barre gothique de 5/8 de pouce est formée en utilisant un alliage à base de nickel, ayant la compo- sition suivante 
Carbone   0,02%   
Chrome 15,22%   Aluminium ;   3,11% 
Niobium   3,13%     Bore   0,005% 
Nickel le restant 
Cette barre est maintenue à une température de 1080 C. pendant 8 heures et elle est ensuite refroidie à l'air. 



  Le traitement thermique est poursuivi en maintenant la barre à une température de   700 C.   pendant 16 heures, avec ensuite un re- froidissement à l'air jusqu'à la température ambiante. 

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 EMI4.1 
 



  La barre présente les proprlétdo Mécaniques lui. vantes .lÀ 1)1.1 Température, 0' 0-   Température,   
 EMI4.2 
 
<tb> Température
<tb> 
 
 EMI4.3 
 ambiante 4top 300 600 
 EMI4.4 
 
<tb> Limite <SEP> de
<tb> 
<tb> Proportionnalité, <SEP> t.p.e. <SEP> 42,0
<tb> 
 
 EMI4.5 
 Effort pour allon** gement: de Oel7t> fc.p.c, 53,8 
 EMI4.6 
 
<tb> Effort <SEP> pour <SEP> allon-
<tb> 
 
 EMI4.7 
 gement de 2Vfo, t.p.c. 



  Effort pour allon- y y gement de Ot5%> t r p. ,* 56,8 50,0 5004 49,6 Résistance limite à la traction, t.p.c. 79,7 'bzz 72,0 z Allongent, % 30,0 23 25 21 j 
 EMI4.8 
 
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section,% <SEP> 37,0 <SEP> 31 <SEP> 31 <SEP> 25
<tb> 
 
 EMI4.9 
 t.1'. CI.. Tonne par pouce carré. 



  La barre est soumise à un effort de 7 tonnes par 
 EMI4.10 
 pouce carré à une température de 870 0.; la barre se rompt apréë 69,5 heures. 



   D'autres portions de la barre ont   été   soumises à un test de fluage avec les résultats   suivants !   
 EMI4.11 
 50 Tonnes/pouce carré, 330"C. - d,l44% déformation plastique .. au chargement. pas d'autre flu- age en 126 heures. 



  45 tonnes/pouce carré, 575 C. 0,1% déformation plastique tota. 



     @   le en 120 heures. 
 EMI4.12 
 
<tb> 



  Température <SEP> de <SEP> Case, <SEP> 00.
<tb> 
<tb> 700 <SEP> 800 <SEP> 900 <SEP> 1000
<tb> 
<tb> Limite <SEP> de <SEP> 
<tb> Proportionnalité <SEP> 31,2
<tb> 
<tb> Effort <SEP> pour <SEP> alloncernent: <SEP> de <SEP> 0,1% <SEP> 47,2
<tb> 
 

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 EMI5.1 
 Température de test:. 'C. sea ao losa Effort pour allon- µ gement de 0,5% 30.8 43,2 Résistance limite , à la traction 56t8 47,8 30,3 7e8 
 EMI5.2 
 
<tb> Allongement, <SEP> % <SEP> 29
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section, <SEP> % <SEP> 8 <SEP> 6,5 <SEP> 5,5 <SEP> 82
<tb> 
 
 EMI5.3 
 ,4' Exemple II. Une barre gothique de 5/8 de pouce est formée d'un alliage base de nickel ayant la composition   suivante ;    
Carbone   0,07%   
Chrome 20,0%   Aluminium :   3,0% 
Niobium :   3,38%   
Nickel le restant. 



   Cette barre est   soumise   au même traitement ther- mique que celui décrit à l'Exemple 1. 



   La barre avait les propriétés mécaniques   suivan-   
 EMI5.4 
 tes ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯..,¯¯¯¯¯¯¯#. 



  Température de test Température ambiante 
 EMI5.5 
 
<tb> Effort <SEP> pour <SEP> allon-
<tb> 
<tb> gement <SEP> de <SEP> 0,1% <SEP> ,t.p.c. <SEP> 67,0
<tb> 
<tb> Résistance <SEP> limite <SEP> à <SEP> la
<tb> traction, <SEP> t.p.c.. <SEP> 89,0
<tb> 
<tb> Allongement, <SEP> % <SEP> 25
<tb> 
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section, <SEP> % <SEP> 32
<tb> 
 
Testsde fluage. 



    55 tonnes/ pouce carré à 450 C.- 0,024% déformation plastique.totale en 100 heures.   
 EMI5.6 
 50 tonnes/pouce carré à 530 C. - 0,046% déformation plastique 

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 Exemple III. Une barre gothique de 5/8 de pouce 
 EMI6.1 
 est formée d'un alliaee a base de nickel ayant la composition suivante :
Carbone   0,02%     Chrome   20,0 %
Aluminium 3,4%
Niobium   3,19%     Cobalt :   15,0 %
Molybdène 5,0
Tungstène 5,0   Bore 0,008%     Nickel   le restant
La barre qui est soumise au marne traitement thermique que celui décrit à l'exemple 1 a les propriétés suivantes : 
Température de test,  C. 
 EMI6.2 
 
<tb> 



  Température
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ambiance <SEP> 450
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Effort <SEP> pour <SEP> allon-
<tb> 
 
 EMI6.3 
 gemont ae 0.1%. t'Poo* 69 $3 
 EMI6.4 
 
<tb> Résistance <SEP> limite
<tb> à <SEP> la <SEP> traction, <SEP> t.p.c. <SEP> 92 <SEP> 58
<tb> 
<tb> Allongement, <SEP> % <SEP> 25 <SEP> 21
<tb> 
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section, <SEP> % <SEP> 29 <SEP> 23
<tb> 
<tb> 
<tb> Température <SEP> de <SEP> test* <SEP>  C.
<tb> 
 
 EMI6.5 
 



  ,600 26 fl.QQ 
 EMI6.6 
 
<tb> Effort <SEP> pour <SEP> allon-
<tb> 
 
 EMI6.7 
 gement de 0,5%, t.p.c.. 65,6 67$0 32to 
 EMI6.8 
 
<tb> Résistance <SEP> limite
<tb> 
 
 EMI6.9 
 à la traction, t.p.c. Bie4 78ts 59,0 
 EMI6.10 
 
<tb> Allongement, <SEP> % <SEP> 18 <SEP> 7 <SEP> 10
<tb> 
<tb> Réduction <SEP> de <SEP> section, <SEP> % <SEP> 21 <SEP> 15
<tb> 
 

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 EMI7.1 
 testé "de f1age 
55 tonnes/pouce carré à 450 C.- 0,025% déformation plastique totale en 100 heures. 



     45     tonnes/pouce   carré à 575 C.- 0,023% déformation plastique   .., ..   totale en 100 heures. 



   REVENDICATIONS 
1. Alliages à base de nickel, ayant la composi- tion suivante 
Carbone 0,01 à 0,15% en poids   Silicium :     jusqu'à   0,5% en poids 
Manganèse 0,3 à 2% en poids 
Chrome :   15   à 25% en poids 
Aluminium 2   à   4,5% en poids 
Niobium ; 1,5 à   5%   en poids le restant'étant du nickel.

Claims

2. Un alliage suivant la revendication 1, dans lequel la proportion d'aluminium n'est pas inférieure à 2,75% en poids.

3. Un alliage suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, dans lequel la proportion de niobium n' est pas inférieure à 2% en poids.

4. Un alliage suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, dans lequel on inclut jusqu'à 15% en poids de molybdène, 5. Un alliage suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, dans lequel on inclut jusqu'à 5% en poids de tungstène.

6. Un alliage suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, dans lequel on inclut également jusqu'à 1% en poids de titane.

7. Un alliage suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, dans lequel on inclut également jusqu'à 2% en poids de vanadium. <Desc/Clms Page number 8>

8. Un alliage suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes darrs lequel on inclut: également: jusqu'à 20% en poids de cobalt.

9. Un alliage suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, dans lequel on inclut: également jusqu'à 0,01% en poids de bore 10. Alliages à base de nickel, tels que décrits ci-dessus, notamment dans l'un quelconque des exemples donnés,