Etude mécanistique et optimisation d'un procédé d'usinage chimique d'un alliage TiAl

par Fabien Laterrade

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Henri Cardy.

Soutenue en 2006

à Pau .


  • Résumé

    L'incorporation de pièces en alliages TiAl au sein de turbomachines requiert au préalable un ensemble d'opérations d'élaboration complexes. L'objectif de ces travaux s'inscrit dans le cadre du procédé Isoprec® et plus précisément dans la définition d'un protocole d'usinage chimique spécifique à la zone d'interdiffusion (ZD) formée entre l'outillage en acier et l'alliage lors de la densification des poudres par compaction (CIC). Une étude de la stabilité chimique de l'acier et du TiAl a permis de réaliser une pré-sélection de bains permettant une dissolution rapide et homogène. Un ensemble de techniques analytiques et spectroscopiques a permis de préciser la nature des espèces mises en solution lors de l'usinage. Les études menées sur des matériaux compactés ont mis en évidence un ensemble d'hétérogénéités de surface à l'issue du premier bain utilisé ; hétérogénéités liées à un phénomène de décohésion partielle de la ZD intervenant lors du cycle de CIC. Le protocole à trois bains retenu, bain intermédiaire spécifique à l'élimination des hétérogénéités et bain de mise à la cote, réalise un enlèvement de matière rapide avec un état de surface final fin (Ra de 2 µm). Ce protocole a été appliqué sur des pièces miniatures, complexes et avec confinement important. Les résultats démontrent un enlèvement de matière homogène à la condition d'éviter l'accumulation des gaz. Les pièces usinées selon le protocole retenu ne présentent pas de pollution de surface potentiellement néfaste (H, Cl, F). Les questions de sécurité et de gestion environnementale relatives aux bains retenus ont été abordées dans le cadre de la transposition du protocole à une échelle industrielle.


  • Résumé

    The use of intermetallic TiAl alloys within gas turbine first requires several elaboration works. Among those, the Isoprec® process based to powder metallurgy is an essential point. The present work is focused on the definition of chemical machining relating to dissolution of zone of interdiffusion formed between equipment of shaping and alloy during HIP sintering. A study of the chemical stability of the steel and TiAl alloy has allowed to carry out a selection of bath allowing a homogeneous and rapid chemical dissolution. A set of analytic and spectroscopic techniques has allowed to identify the species formed during the TiAl alloy dissolution. Dissolution of parts comprising zone of interdiffusion reveal surface heterogeneousness after mould chemical removal at the conclusion of the first bath. Surface heterogeneousness are linked to a conclusion of localized cracking phenomena of zone of interdiffusion. These surface heterogeneousness are chemically removed by an intermediate specific bath. A last bath allowed to obtain a net-shape part. Thus, the three baths protocol realizes a rapid matter removal and the final roughness is weak (Ra = 2 µm). This protocol has been applied on complex miniature parts with confining. Results demonstrate a homogenous removal on condition to avoid gas dissolution accumulation. In this study, the accepted protocol doesn't lead to absorb surface pollution potentially harmful to mechanical properties. Finally, security and environmental side relative to accepted baths have been approached functions of transposition of the protocol at the industrial level.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (196 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie

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  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : US 459209
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