Détermination et influence de l'ordre à courte distance sur le durcissement de la solution solide dans les alliages à base de Ni – SRO-Ni-Matrix

En période de crise climatique mondiale, la réduction des émissions de CO2 liées à l'aviation est obligatoire pour inverser le réchauffement climatique. Une clé pour réduire ces émissions dans le trafic aérien est le développement de moteurs d'avion plus performants ce qui nécessite une augmentation de la température d'entrée du gaz de combustion. Depuis plusieurs décennies, les superalliages base nickel ont été développés pour répondre à cette demande. Leur résistance à haute température a d'abord été obtenue par de nouvelles voies d’élaboration. Par la suite, la résistance mécanique a pu être optimisée en contrôlant la microstructure, qui consiste en des précipités cuboïdaux ?' de type Ni3Al ordonnée de structure L12 présents dans une matrice ?, solution solide de structure cubique à faces centrées. Le durcissement par précipitation a d’abord été exploité à son maximum. Le renforcement de la matrice ? présente également un intérêt particulier pour améliorer les propriétés mécaniques des superalliages base Ni. Pour de faible déformation en fluage, la déformation est principalement localisée dans la matrice ? dont la résistance au fluage est liée à un durcissement par solution solide. Les stratégies de conception d'alliages ont réussi à optimiser la résistance au fluage en introduisant des éléments d'alliage réfractaires tels que W, Mo et Re destinés à accroître l’effet durcissant de solution solide, l’effet le plus important étant attribué au Re. Des travaux sur le durcissement par solution solide ont montré que ces éléments réfractaires peuvent influencer l'énergie de défaut d'empilement, la présence d'ordre à courte distance, le module d'élasticité ou la diffusivité des solutés dans le nickel, paramètres qui peuvent modifier le comportement en fluage. Même si l’effet durcissant du Re dans la matrice ? est connu, le rôle précis de cet élément sur les propriétés en fluage en fonction de la teneur en Re et de la température restent mal compris. Il est donc impératif d’identifier comment les propriétés en fluage sont affectées par le Re pour parvenir à une compréhension fondamentale de l’effet du Re dans les superalliages à base Ni. Dans le projet proposé, des alliages monocristallins monophasés avec différentes teneurs en Re et avec une composition proche de celle de la matrice ? de superalliages à base Ni seront élaborés. Ensuite, des tests de fluage seront réalisés à différentes températures (850, 980 et 1050 ° C) et sous différentes contraintes. Après essais de fluage, les échantillons seront préparés pour des expériences de microscopie électronique à transmission (MET). La caractérisation de la microstructure, en particulier des interactions des dislocations avec les atomes de Re sera obtenue via des expériences en MET et des essais de déformation MET in situ à haute température. Les expériences de sonde atomique tomographique (SAT) et MET corrélatives permettront d’accéder aux informations de composition chimique locale. Le résultat attendu est la détermination quantitative des paramètres physiques pertinents contrôlant le fluage et qui sont influencés par l'ajout de Re. Ces travaux auront un large impact tant sur la recherche fondamentale qu'appliquée en termes de connaissance approfondie du durcissement en solution solide et du développement des superalliages base Ni. Les résultats pour être d'un grand intérêt pour d'autres groupes de matériaux tels que les alliages à haute entropie (HEA) ou les alliages à composition complexe (CCA). La force de ce projet collaboratif réside dans le consortium des partenaires qui permet de proposer une étude complète depuis l’élaboration de monocristaux jusqu’à la détermination des mécanismes physiques qui contrôlent la déformation en fluage par des méthodes avancées de caractérisation expérimentale (tests de fluage, SAT, caractérisation MET et MET in-situ).