Comportement en fluage et en traction de superalliages monocristallins à base de nickel

par Frédéric(s) Diologent

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Ladislas P. Kubin.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Nous avons étudié les différences de comportement en fluage (760ʿC/840 MPa, 950ʿC/300 MPa, 1050ʿC/150 MPa, 1150ʿC/100MPa) et en traction (entre 20ʿC et 1100ʿC) entre un superalliage monocristallin de première génération (AMI) et un superalliage monocristallin de nouvelle génération (MC-NG). La différence entre les chimies des deux alliages réside dans le fait que le MC-NG, contrairement à l'AM1, contient entre autres du rhénium et du ruthénium. L'influence de la microstructure γ/γ' des superalliages a également été prise en compte. Nous avons identifié les paramètres qui contrôlent la déformation en fluage des superalliages à 760ʿC. La différence de comportement que nous rencontrons entre l'AM1 et le MC-NG a dans ce cas été attribuée au durcissement en solution solide de la phase γ qui est plus important dans le MC-NG que dans l'AM1. Lors de la comparaison du comportement en fluage à 950ʿC et 1150ʿC nous avons mis en exergue le rôle bénéfique du rhénium dans le MC-NG qui inhibe la plasticité dans la phase γ au travers de différents mécanismes. Nous avons poussé plus avant nos investigations concernant le comportement en fluage à 1050ʿC de ces alliages. En effet, des études préliminaires avaient montré le caractère particulier des courbes de fluage du MC-NG comparé à d'autres superalliage à cette température. Nous avons identifié les mécanismes pilotant le début du stade de fluage tertiaire précoce dans le cas du MC-NG de même que les causes de la déstabilisation de la microstructure lamellaire γ/γ'. En traction le but était de comprendre dans quelle mesure la limite élastique à 0,2\% de déformation plastique était plus importante dans l'AM1 que dans le MC-NG au basse température. L'étude de ce comportement en fonction de la température ainsi que l'examen des structures de dislocations nous ont permis de conclure. Ainsi, le fait que la phase γ' du MC-NG soit moins alliée en éléments titane et tantale que celle de l'AM1 est rendu responsable de cette différence.


  • Résumé

    We have study the different mechanical behaviour (creep test performed at 760ʿC/840 MPa, 950ʿC/300 MPa, 1050ʿC/150 MPa, 1150ʿC/100MPa, and tensile test performed between 20ʿC and 1100ʿC) between a first generation single-crystal superalloy (AM1) and a new generation single-crystal superalloy (MC-NG). Difference between the chemistries of the two superalloys lies in the fact that MC-NG contrary to AM1 contains, among others, rhenium and ruthenium. Influence of the γ\γ' microstructures had been taking into account. We have identified parameters who control the superalloys creep deformation at 760ʿC. The difference of behaviour that we encounter between AM1 and MC-NG had been attributed to the solid solution strengthening of the γphase of the MC-NG which is higher than in the AM1. During creep comparison at 950ʿC and 1150ʿC we have enlighten the beneficial effect due to rhenium in the MC-NG who inhibit plasticity in the γphase trough different mechanisms. We have push forward our investigations concerning creep behaviour at 1050ʿC on these two alloys. In fact, previous studies had been shown the particular nature of the MC-NG creep curve compare to other superalloys at this temperature. We have identify mechanisms driving the early onset of the tertiary creep in the MC-NG case as well as lamellar γ\γ' microstructure destabilisation causes. Concerning tensile test, the aim was to understand in which extent 0,2\% yield stress was higher in the AM1 than in the MC-NG at low temperatures. Study of this behaviour according to temperature as well as dislocations structures examination allow us to conclude. So, the fact that MC-NG γ' phase be less alloying in titanium and tantalum than the AM1 one is responsible of this difference.

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Informations

  • Détails : xviii-176 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.161-173

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)300
  • Bibliothèque : Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (Thiais). Bibliothèque.
  • PEB soumis à condition
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