Optimisation de la Résistance des joints de Grains dans les Alliages de Nickel pour DIsques – ORGANDI

Les disques chauds sont des pièces très critiques dans les turbines et les industriels concernés ont toujours l'objectif d'accroître les performances des superalliages à base de nickel utilisés dans ces composants. Les enjeux sont l'augmentation de la durabilité des pièces, l'accroissement des températures permettant d'améliorer les rendements des turbomachines. Cela a pour effet de réduire, dans les turboréacteurs aéronautiques, les consommations et les émissions polluantes, et dans les futurs réacteurs nucléaires, à puissance égale, la quantité de déchets nucléaires. Aujourd'hui, les perspectives de développement de nouveaux alliages plus performants sont très réduite. Les progrès attendus pour l'augmentation de la tenue mécanique et de la capacité en température de ces matériaux seront essentiellement obtenus par l'optimisation des microstructures des meilleurs alliages à base de nickel existants. Ce progrès est réalisable par la mise au point de traitements thermiques adaptés, qui est la voie la plus classique, mais aussi par le contrôle des morphologies, cristallographies et compositions chimiques locales des joints de grains lors d'opérations de corroyage avant traitement thermique. Cette dernière démarche est appelée « Ingénierie des Joints de Grains » et a été peu explorée en France alors que des études américaines indiquent de larges possibilités d'amélioration des alliages à base de nickel suivant ces procédés. - - L'objet du projet est d'explorer cette voie innovante pour renforcer les performances de deux alliages à base de nickel pour disques de natures sensiblement différentes, concernant des applications touchant à la fois à la propulsion aéronautique et à la production d'énergie. Il réunit donc des industriels élaborateurs et utilisateurs de ces alliages, et des laboratoires de recherche ayant des compétences reconnues et complémentaires sur ces matériaux. - - Pour cela, des campagnes d'essais sur éprouvettes seront menées pour comprendre les couplages entre les différents modes d'endommagement au niveau des joints de grains ainsi que les effets apportés sur les microstructures par des modifications morphologiques, chimiques et mécaniques des joints de grains, obtenues par des enchaînements de traitements thermomécaniques appropriés. Des simulations numériques de ces gammes de déformation permettront de discriminer les paramètres pertinents et de les optimiser. Il sera dégagé deux gammes intéressantes pour chaque alliage qui seront appliquées à des disques à échelle réduite destinés à être caractérisés. En parallèle, les résultats expérimentaux et numériques obtenus seront intégrés dans le développement de modèles de comportement à plusieurs échelles physiques, reliant les gammes de forge aux microstructures et aux propriétés mécaniques. Une gamme optimisée vis à vis des objectifs pour chaque alliage sera définie et fera l'objet de validations industrielles pour les deux applications du projet. - ...