Développement de nouveaux alliages base Nickel renforcés par des carbures produits par fonderie et fabrication additive pour des applications à haute température – DENICAM

L'objectif du projet DENICAM est de développer un alliage Ni-Co-Cr-Hf-C renforcé par des carbures de hafnium (HfC) et contenant de petites quantités d'éléments réfractaires, en particulier le W et le Re, pour le renforcement de la solution solide. Les carbures d'hafnium se forment in situ à partir du liquide après une réaction eutectique et présentent une stabilité thermodynamique unique sur une très vaste plage de température. Dans les alliages coulés à base de Ni-Cr, le HfC est connu pour offrir une bonne résistance au fluage et à l'oxydation à des températures allant jusqu'à 1100°C. Cependant, la distribution du carbure est plutôt grossière, étant confinée au réseau interdendritique. Des études préliminaires ont montré que la fusion laser sur lit de poudre (LPBF) est capable d'atteindre un degré inédit et unique de dispersion du HfC, avec des particules de carbure de taille nanométrique, densément espacées à l'intérieur des grains de la matrice et aux joints de grains. Ce résultat est obtenu grâce à la solidification directionnelle rapide de la phase de solution solide primaire (FCC) dans le bain de fusion, ce qui fournit une échelle locale "magique" pour la dispersion des phases secondaires. Les candidats de DENICAM proposent de suivre les deux procédés, la coulée et le LPBF, pour produire des microstructures très distinctes et évaluer leur impact sur le fluage, l'oxydation dans l'air et la corrosion dans les verres fondus. En outre, le LPBF permet d’affecter la taille et la texture des grains de la matrice FCC en contrôlant la sélection des grains dans les bains de fusion adjacents. DENICAM propose de saisir cette opportunité et d'étudier la possibilité d'obtenir des échantillons monocristallins. Cela implique nécessairement d’étudier la stabilité contre la recristallisation lors des traitements thermiques. Les particules de HfC dispersées pourraient être efficaces à ce sujet grâce à l'effet d'épinglage Zener. Pour atteindre tous les objectifs du projet, cette proposition de projet combine les aspects thermodynamiques, l’étude expérimentale de l’élaboration des alliages, un procédé innovant, design de la microstructure ainsi qu'une large gamme d'outils de caractérisation des matériaux. Les relations microstructure-propriétés seront discutées et évaluées sur la base de modèles théoriques bien établis.