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Diagramme schématique du processus de moulage en moule traditionnel pour les alliages maîtres à haute température
Les alliages haute température, également appelés « superalliages », sont une classe de matériaux métalliques à base de fer, de nickel ou de cobalt. Ils sont capables de fonctionner à long terme à des températures supérieures à 600°C sous contrainte appliquée. Ces alliages offrent une combinaison de propriétés exceptionnelles, notamment une résistance à haute température, une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion à chaud, de bonnes performances en fatigue et une ténacité à la rupture.
Un « alliage maître » fait référence au matériau raffiné (généralement fourni sous forme de barre) utilisé comme matière première pour la refusion et la coulée. Sa composition chimique est contrôlée avec précision selon les spécifications du client.
Actuellement, la fusion par induction sous vide (VIM) suivie du processus de coulée de moules métalliques est largement utilisée pour produire des alliages maîtres à haute température, comme illustré dans le diagramme. Dans ce processus de coulée conventionnel, le métal en fusion raffiné est versé dans une laverie et enfin dans un moule métallique, où il se solidifie pour prendre la forme souhaitée. Cette méthode de fabrication permet la production d’alliages maîtres haute température avec une composition chimique précise. Grâce à des techniques telles que des paramètres de fusion contrôlés, une filtration céramique et une conception de moule optimisée, il est possible d'obtenir des lingots d'excellente qualité métallurgique et de performances supérieures.
Les alliages maîtres d'alliage à haute température présentent une excellente résistance à haute température et une excellente résistance au fluage. En prenant l'alliage maître de superalliage K418 comme exemple, après un contrôle précis de la composition et des pratiques de fusion propres, sa composition chimique doit répondre aux exigences spécifiées dans le tableau 1 (conformément aux normes GB/T14992, GJB5512.1 et HB7763). De plus, une fois l'alliage maître refondu et coulé en barres d'essai, les propriétés mécaniques doivent satisfaire aux exigences énumérées dans le tableau 2.
| Élément | C | Mo | Cr | Al | Zr | Ti | B | ||||||||||
| Contenu (%) | 0,08 ~ 0,16 | 3,80~4,80 | 11h50~13h50 | 5h50~6h40 | 0,060~0,150 | 0,50~1,00 | 0,008 ~ 0,020 | ||||||||||
| Élément | Nb | Fe | Mn | Si | S | P | O | ||||||||||
| Contenu (%) | 1,80~2,50 | ≤1,00 | ≤0,50 | ≤0,50 | ≤0,010 | ≤0,015 | ≤15 ppm | ||||||||||
| Élément | N | Pb | Sb | Comme | Sn | Bi | Ni | ||||||||||
| Contenu (%) | ≤35 ppm | ≤0,0005 | ≤0,001 | ≤0,001 | ≤0,001 | ≤0,00005 | Bal. | ||||||||||
| Numéro standard | Variété | Échantillonnage | Propriétés de traction | Performances de durabilité | ||||||||||||
| θ/℃ | σb/MPa | σpo.2/MPa | δ5/ | ψ/% | θ/℃ | σ/MPa | T/h | δs/ | ||||||||
| ≥ | ≥ | |||||||||||||||
| GJB5515.1① | Alliage maître | Barre d'essai moulée avec précision à l'état tel que coulée | 20 | 755 | 686 | 3.0 | 一 | 750 | 608 | 40 | 3.0 | |||||
| 800 | 755 | 一 | 4.0 | 6.0 | 800 | 490 | 45 | 3.0 | ||||||||
| HB7763② | Alliage maître | Barre d'essai moulée avec précision à l'état tel que coulée | 20 | 755 | 686 | 3.0 | - | 750 | 608 | 40 | 3.0 | |||||
| 800 | 755 | 一 | 4.0 | 6.0 | 800 | 490 | 45 | 3.0 | ||||||||
| ①L'étirement et l'endurance peuvent être testés à une température. Si les performances d'endurance ne sont pas qualifiées, elles peuvent être retestées à 800 ℃, 471 MPa et un temps de rupture d'au moins 80 heures. Tous les 10 fours doivent être sélectionnés pour un essai de traction à long terme, et les valeurs δ 5 et ψ après rupture ne doivent pas être utilisées comme base de rejet. ②Les essais de traction et de rupture sous contrainte peuvent être effectués à une seule température sélectionnée. Pour chaque tranche de 10 chaleurs produites, une chaleur doit être soumise à un essai de rupture sous contrainte jusqu'à la rupture, avec des mesures réelles prises pour le pourcentage d'allongement (δ5) et le pourcentage de réduction de la surface (ψ). | ||||||||||||||||
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