Poudre d'aluminure de nickel : Propriétés, production et applications

Poudre d'aluminure de nickel est un composé intermétallique de nickel et d'aluminium. Il offre une grande solidité, une résistance à l'oxydation et à la corrosion, ainsi qu'une stabilité thermique, ce qui permet de l'utiliser dans des industries telles que l'aérospatiale, l'automobile, l'énergie et les produits chimiques.

Aperçu de la poudre d'aluminure de nickel

L'aluminure de nickel désigne une gamme d'alliages composés principalement de nickel et d'aluminium, le nickel constituant plus de 50% de l'alliage en poids. Le type d'alliage le plus couramment utilisé dans le commerce est le Ni3Al, qui offre un mélange optimal de propriétés.

Les principales propriétés et caractéristiques de la poudre d'aluminure de nickel sont les suivantes :

Composition :

• Principalement du nickel (plus de 50% en poids) et de l'aluminium
• Petites quantités d'éléments d'alliage comme le chrome, le zirconium, le bore
• La composition exacte varie en fonction de la classe

Méthodes de production :

• Atomisation du gaz
• Procédé d'électrodes rotatives à plasma (PREP)

Forme des particules : Sphérique, grande fluidité

Taille des particules : 15 - 150 microns

Point de fusion : 1638°F (890°C)

Densité : 7,6 g/cc

La force : Meilleur que les superalliages à base de nickel

Résistance à l'oxydation : Excellent jusqu'à ~1000°C

Résistance à la corrosion : Haute teneur en atmosphère réductrice et neutre

Coût : Plus élevé que les poudres de nickel ou d'aluminium

L'équilibre des propriétés de l'aluminure de nickel le rend bien adapté à une utilisation structurelle à haute température dans des environnements corrosifs ou oxydatifs dans toutes les industries.

Types de Poudres d'aluminure de nickel

Les poudres d'aluminure de nickel peuvent être classées en fonction de leur composition, de leur forme, de la taille des particules, de la méthode de production et d'autres paramètres.

Par composition

Le rapport entre le nickel et l'aluminium détermine le type d'aluminure de nickel formé. Les types les plus courants sont les suivants :

Type	Description
Ni3Al	Le plus largement utilisé dans le commerce. Offre un équilibre optimal de propriétés. Point de fusion de 890°C (1638°F).
NiAl	Teneur en aluminium plus élevée. Plus ductile mais moins résistant au-dessus de 540°C (1000°F). Point de fusion de 1400°C (2552°F).
NiAl3	Teneur en nickel plus élevée. Utilisé lorsque la résistance est critique. Intermétallique fragile. Point de fusion de 950°C (1740°F).

Des alliages tels que 1-3% de chrome et 0,1% de bore ou de zirconium sont également utilisés pour adapter les propriétés mécaniques, environnementales ou de fabrication.

Par forme et taille des poudres

La poudre d'aluminure de nickel peut être de forme sphérique ou irrégulière. Les poudres sphériques ont une meilleure fluidité et une meilleure densité d'emballage. Les gammes de tailles courantes sont les suivantes :

Taille des mailles	Taille du micron	Utilisation typique
140 – 325	44 – 105	Fabrication additive
325 – 500	15 – 44	Pulvérisation thermique
-140	<105	Compactage et frittage

Les poudres plus fines conviennent aux techniques de fabrication additive telles que le frittage sélectif par laser (SLS) et le dépôt de métal par laser (LMD) pour des pièces complexes et précises sur le plan dimensionnel. Les particules plus grossières conviennent mieux aux autres techniques de consolidation.

Par méthode de production

La technique de production de l'aluminure de nickel a un impact sur la composition, la forme, la distribution des tailles, la fluidité, la microstructure et le coût. Les principales méthodes sont les suivantes :

Méthode	Description	Caractéristiques
Atomisation des gaz	Désintégration d'une coulée en fusion par des jets de gaz à haute pression	Poudre sphérique fine, 15 - 106 μm. Composition et distribution granulométrique contrôlées. Coûteux.
Procédé d'électrodes rotatives à plasma (PREP)	Electrode fondue par l'arc plasma. Matière projetée par la force centrifuge	Poudre angulaire irrégulière, 106 - 250 μm. Coût plus faible, teneur en oxygène plus élevée.

La poudre atomisée au gaz a une morphologie sphérique idéale pour la fabrication additive, tandis que la poudre PREP est moins coûteuse mais plus riche en oxygène.

Applications et utilisations de la poudre d'aluminure de nickel

La combinaison unique des propriétés de l'aluminure de nickel a permis son adoption dans des secteurs tels que l'aérospatiale, l'automobile, l'énergie, le traitement chimique et d'autres encore, où la résistance à la chaleur, à la corrosion, à l'usure ou à l'oxydation est appréciée.

Par industrie ou application

Parmi les principales applications, on peut citer

Aérospatiale : Aubes de turbines, rotors de turbocompresseurs, tuyères de fusées, chambres de combustion

Automobile : Rotors de turbocompresseurs, pièces de systèmes d'échappement

L'énergie : Échangeurs de chaleur pour applications solaires thermiques, nucléaires et chimiques

Chimique : Vannes, tuyauteries et équipements de traitement pour les services corrosifs

Fabrication additive : Prototypes structurels complexes et pièces d'utilisation finale

Revêtements : Revêtements par projection thermique pour la protection contre l'usure et la corrosion

Par forme de produit

La poudre d'aluminure de nickel peut être utilisée pour fabriquer des pièces finies par des méthodes telles que :

• Fabrication additive (SLS, DMLS)
• Moulage par injection de métal
• Pressage isostatique à chaud
• Revêtements par pulvérisation thermique
• Soudage

Il sert soit de matériau final pour les pièces, soit de revêtement appliqué aux superalliages de nickel, aux aciers inoxydables ou à d'autres substrats.

Par fonction et avantages

Les principales caractéristiques qui favorisent l'adoption de ces applications sont les suivantes

Résistance à l'oxydation: Protège contre l'oxydation pour une plus longue durée de vie des composants à plus de 1000°C

Résistance à la chaleur: Conserve la résistance des sections minces à plus de 1000°F pendant des périodes prolongées

Résistance à la corrosion: Résiste aux attaques des composés sulfurés et des sels

Résistance à l'usure: Fournit une surface dure et lisse pour la protection contre l'usure.

Poids léger: Permet d'alléger les composants par rapport aux superalliages de nickel

Résistance à la fatigue thermique: Résiste aux fissures dues aux cycles thermiques

Résistance au fluage: Conserve sa forme sous des charges soutenues à des températures élevées

Spécifications de l'aluminure de nickel

Les produits en poudre d'aluminure de nickel doivent respecter les limites de composition, la distribution granulométrique, la morphologie, le débit, les essais chimiques, la microstructure et les restrictions en matière d'impuretés en fonction de l'application et des besoins des clients.

Spécifications	Détails
Composition	Principalement du nickel et de l'aluminium. Quantités variables de Cr, Zr, B, C, Y, Hf, etc.
Distribution de la taille des particules	Spécifique à l'application. <15 μm pour AM, jusqu'à 150 μm pour le pressage.
Forme et morphologie de la poudre	La forme sphérique est préférable. Les particules satellites sont limitées.
Analyse chimique	Conforme aux spécifications du grade pour Ni, Al et autres éléments d'alliage
Débit	>50 s/50 g pour assurer une bonne fluidité
Impuretés	Limites pour O, N, S. Pas d'inclusions ni de satellites.
Densité apparente	Généralement 4 - 5 g/cc
Microstructure	Homogène, peu de pores ou de vides

En outre, les propriétés mécaniques telles que la résistance, le module, la dureté, la ductilité, etc. sont validées en testant des échantillons produits à partir de la poudre.

Poudre d'aluminure de nickel Fournisseurs

La poudre d'aluminure de nickel adaptée à la fabrication additive, à la pulvérisation thermique, au pressage et à d'autres applications est disponible auprès d'une série de producteurs dans le monde entier.

Entreprise	Marques	Méthodes de production
Sandvik	Osprey	Atomisation du gaz
Technologie des charpentiers	Aluminure de nickel sphérique	Atomisation du gaz
Hoganas	Hoganas NiAl	Atomisation du gaz
PyroGenesis	PyroNiAl	Atomisation par plasma
Atlantic Equipment Engineers	AEE NiAl	Atomisation du gaz

Les prix varient en fonction de la composition, de la gamme de tailles, de la forme et du volume d'achat - de $50/kg pour la poudre atomisée par plasma à $120+/kg pour l'aluminure de nickel sphérique atomisée par gaz de spécialité et optimisée pour la fabrication additive.

Poudre d'aluminure de nickel comparée aux alternatives

Les principales alternatives à la poudre d'aluminure de nickel sont les superalliages de nickel, les aciers inoxydables, les alliages de cobalt et les alliages MCrAlY.

Par rapport aux superalliages de nickel :

• Moins dense (7,6 g/cc contre 8 - 9 g/cc) et donc plus léger
• Résistance moindre à des températures extrêmes (>1100°C)
• Meilleure résistance à l'oxydation jusqu'à 1000°C
• Coût inférieur

Par rapport aux aciers inoxydables :

• Plus grande résistance à des températures élevées
• Résistance supérieure à l'oxydation et à la corrosion
• Plus difficile à usiner et à fabriquer
• Plus cher

Par rapport aux alliages de cobalt :

• Absence de risques liés à la chaîne d'approvisionnement du cobalt
• Coût inférieur des matières premières
• Meilleure résistance à l'oxydation
• Résistance à la traction plus faible dans certaines plages de température

Par rapport aux alliages MCrAlY :

• Plus grande résistance
• Meilleure stabilité de la phase à des températures de fonctionnement typiques
• Moins ductile et plus résistant

Ainsi, bien que l'aluminure de nickel devance les superalliages pour ce qui est des propriétés liées aux températures extrêmes, ses capacités bien équilibrées et son coût inférieur en font un matériau alternatif de choix pour les applications exigeantes sur le plan thermique dans tous les secteurs d'activité.

Avantages et limites de l'aluminure de nickel

L'aluminure de nickel offre une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion, ainsi qu'une bonne résistance aux températures élevées. Cependant, il présente aussi quelques inconvénients par rapport aux autres solutions.

Avantages

Résistance à haute température - Conserve une résistance décente et une résistance au fluage jusqu'à 1100°C. Les sections minces restent résistantes à des températures encore plus élevées.

Résistance à l'oxydation - Forme une couche protectrice d'oxyde d'aluminium permettant une utilisation jusqu'à ~1000°C. Durée de vie 4 fois supérieure à celle des superalliages.

Densité - Avec 7,6 g/cc, les composants en aluminure de nickel sont plus légers que les alternatives telles que l'acier ou les superalliages de nickel. Permet l'allègement.

Résistance à la corrosion - Très résistant à la sulfuration et à la corrosion induite par les chlorures jusqu'à 900°C.

Conductivité thermique - Deux fois supérieure à celle des superalliages, pour une meilleure dissipation de la chaleur des composants. Résistance à la fatigue thermique.

Dilatation thermique - Correspond étroitement aux superalliages de nickel. Réduit la fatigue thermique et les fissures.

Soudabilité - Peut être soudé par fusion pour la réparation des composants.

Usinabilité - Légère amélioration de l'usinabilité par rapport aux superalliages de nickel comparables.

Coût - Moins chers que les superalliages à performances équivalentes.

Inconvénients et limites

Résistance aux températures extrêmes - La résistance à la traction diminue plus rapidement au-dessus de 1000°C par rapport aux superalliages. Limite d'utilisation ~1100°C.

Ductilité et résistance à la rupture - Composé intermétallique fragile. Se rompt avant de présenter une déformation plastique importante.

Fabricabilité - Comme d'autres alliages à hautes performances, le formage et la fabrication peuvent être difficiles. Possibilité limitée d'usinage à froid.

Coût des matières premières - Plus cher que les alliages d'acier ou d'aluminium. Le prix varie en fonction du prix du nickel.

Capacité d'enduction - Il est difficile de déposer des revêtements épais et denses par pulvérisation thermique ou par d'autres méthodes.

Disponibilité - Comme il s'agit d'un alliage récent, la disponibilité des formes de produits et les connaissances en matière de traitement sont limitées par rapport aux alliages traditionnels.

Taille du composant - Pièces complexes et de grande taille difficiles à fabriquer, en particulier par des méthodes émergentes telles que la fabrication additive.

L'aluminure de nickel ne convient donc pas aux applications thermiques les plus exigeantes, où la ductilité, la fabricabilité et la résistance aux températures extrêmes l'emportent sur tous les autres facteurs. Mais ses performances équilibrées en font un candidat pour remplacer les superalliages, les aciers inoxydables ou les revêtements dans des applications aux exigences un peu moins agressives et à un prix potentiellement plus bas.

Méthodes de traitement de l'aluminure de nickel

En raison de sa résistance élevée et de sa nature fragile, l'aluminure de nickel nécessite des méthodes de traitement non conventionnelles pour la production de pièces et de composants.

Fabrication additive

Également connue sous le nom d'impression 3D, cette technique permet de construire des géométries complexes et optimisées, couche par couche, directement à partir de la poudre d'alliage. La fusion sélective par laser (SLM), le frittage direct de métaux par laser (DMLS) et le dépôt de métaux par laser (LMD) sont des techniques d'AM de l'aluminure de nickel très répandues.

Avantages: Liberté de conception maximale, composants personnalisés, réduction des déchets, délais d'exécution plus courts

Limites: Vitesses de fabrication lentes, coût élevé de l'équipement, dimensions restreintes, traitement ultérieur souvent nécessaire.

Moulage par injection de métal

La poudre est mélangée à un liant, moulée dans une forme spécifique, le liant est retiré et le composant est fritté. Combine la polyvalence du moulage par injection de plastique avec les performances des pièces métalliques.

Avantages: Tolérances serrées, excellents états de surface, traitement rapide et automatisé

Limites: Limites de taille des pièces, matières premières spécialisées requises, étapes de post-frittage

Métallurgie des poudres

La poudre d'aluminure de nickel est compactée dans des moules et densifiée. La technique HIP peut être utilisée pour obtenir une densité totale. Les techniques conventionnelles de pressage et de frittage permettent d'obtenir des volumes importants à moindre coût.

Avantages: Géométries modérément complexes, capacité à créer des formes nettes, propriétés denses

Limites: Moins précis que les techniques additives, formes plus simples

Revêtements par pulvérisation thermique

La charge de poudre d'aluminure de nickel est chauffée et projetée sur des substrats pour déposer des revêtements métalliques épais par diverses techniques - pulvérisation plasma, HVOF, etc.

Avantages: Revêtements protecteurs pour les grands composants tels que les tuyaux ou les réservoirs

Limites: Forte porosité, limites de l'épaisseur du revêtement, préparation poussée du substrat

Moulage à la cire perdue

L'aluminure de nickel fondu est coulé dans des moules spécialisés créés à partir de modèles en cire pour des pièces moulées complexes et précises.

Avantages: Excellente finition de surface, précision dimensionnelle, formes complexes à l'état fini

Limites: Limites de taille des pièces, outillage coûteux

Ainsi, alors que la fabrication conventionnelle à l'aide de fraiseuses et de tours est très limitée pour l'aluminure de nickel, ces nouvelles méthodes offrent des possibilités de fabrication étendues, en phase avec le potentiel de haute performance de l'alliage.

Recherche et développement

Bien que l'aluminure de nickel possède des propriétés intéressantes, les efforts de R&D en cours sont axés sur une meilleure compréhension des mécanismes de renforcement de l'alliage, sur l'amélioration de la ductilité à température ambiante et de la résistance à la rupture, sur l'affinement des compositions et des microstructures grâce à la modélisation informatique, et sur la qualification de l'alliage pour des applications à températures extrêmes dans les moteurs d'avion, les turbines terrestres, les moteurs de fusée et les réacteurs nucléaires.

Optimisation des alliages

L'ajout d'alliages de tantale, de chrome, de bore et d'autres éléments permet d'adapter la résistance à la rupture à température ambiante et les propriétés mécaniques à haute température de l'aluminure de nickel. Les simulations thermodynamiques couplées à l'intelligence artificielle facilitent l'identification des compositions résistantes à l'oxydation, au fluage et à la ségrégation.

Manipulation de la structure des grains

La taille et la morphologie des grains de l'aluminure de nickel ont un impact sur sa ductilité à la traction et au fluage. L'utilisation de la solidification directionnelle pour créer des grains colonnaires orientés améliore la ténacité à la rupture à température ambiante et la résistance à la croissance des fissures de fatigue. Les grains colonnaires extra-larges augmentent également la durée de vie en fluage-rupture.

Inclusion Engineering

L'introduction d'inclusions nanométriques d'oxyde de zirconium ou d'autres céramiques empêche le glissement des joints de grains et améliore radicalement la résistance au fluage à haute température. Ces particules éliminent également les oligo-éléments nocifs.

Fabrication hybride

La combinaison de la fabrication additive par dépôt de couches et de l'usinage permet d'utiliser la résistance de l'aluminure de nickel exclusivement là où elle est nécessaire, tandis que des alliages plus ductiles sont intégrés dans les zones nécessitant une tolérance aux dommages.

Développement de revêtements

L'application de revêtements protecteurs dotés d'une résistance environnementale supérieure sur les composants en aluminure de nickel permet de créer un système composite alliant la capacité thermique des aluminures de nickel à une résistance extrême à la corrosion.

Assemblage et réparation

Les aluminiures de nickel sont difficiles à souder par fusion sans se fissurer. La mise au point de techniques de soudure à basse température, de liaison transitoire en phase liquide et d'assemblage par métallurgie des poudres permet d'utiliser l'aluminure de nickel dans des assemblages plus complexes et de restaurer des composants endommagés.

Ainsi, alors que l'aluminure de nickel a déjà fait ses preuves dans les applications exigeantes sur le plan thermique, les efforts scientifiques et technologiques en cours visent à exploiter pleinement ses limites de performance potentielles dans les environnements d'utilisation les plus agressifs dans tous les secteurs d'activité.

Principes de conception de l'aluminure de nickel

Les composants et les pièces conçus pour l'aluminure de nickel doivent tenir compte de sa combinaison unique de haute résistance et de ductilité et de résistance à la rupture à basse température ambiante.

Concentrations de stress

Éviter les entailles, les petits trous, les angles vifs et autres géométries non uniformes produisant des élévations de contraintes localisées qui peuvent provoquer des fissures même sous des charges modérées. Ou renforcer localement la zone avec des sections plus épaisses.

Contraintes résiduelles

Réduire au minimum les méthodes de traitement qui introduisent des contraintes de traction résiduelles, comme l'écrouissage excessif, qui peuvent se combiner avec les contraintes de service pour dépasser les limites de rupture locales.

Stabilité thermique

Pour les utilisations à plus de 1000°C, s'assurer que les expositions ne dépassent pas des durées entraînant une évolution microstructurale ayant un impact négatif sur les propriétés mécaniques en raison de la séparation des éléments ou de la précipitation de phases fragiles.

Fatigue Lifting

Conception pour une durée de vie finie sous contraintes cycliques en déterminant des limites sûres d'amplitude de contraintes alternées en corrélation avec les cycles de service totaux, en tenant compte des contraintes moyennes et de l'environnement.

Tolérance aux dommages

Concevoir une résistance à la rupture adéquate par le choix de la composition, le contrôle de la structure du grain et des alliages hybrides afin de résister à l'apparition et à la propagation des fissures ou de permettre leur détection par un contrôle non destructif.

Indemnités de corrosion

Par essence, l'aluminure de nickel doit être appliquée de manière conservatrice dans la conception, tout comme les céramiques - en se concentrant sur des contraintes et des déformations modérées et uniformes, tout en évitant les remontées de contraintes et en maximisant l'épaisseur de la section dans la mesure du possible. Cela permet d'éviter que des défauts locaux ne se propagent en cours d'utilisation, entraînant une défaillance prématurée. Grâce à une ingénierie minutieuse basée sur les capacités uniques de l'aluminure de nickel par rapport à ses limites, il est possible d'obtenir des résultats fiables dans les nombreuses applications thermiquement éprouvantes qu'il permet.

Contrôle de la qualité et inspection de l'aluminure de nickel

Garantir poudre d'aluminure de nickel Le respect des spécifications par les composants fabriqués et les pièces de rechange nécessite une combinaison d'identification positive des matériaux, d'échantillonnage et d'analyse chimique, de caractérisation microstructurale, d'évaluation non destructive et de validation des propriétés mécaniques.

Analyse des poudres confirme la chimie par spectroscopie d'émission optique ou de fluorescence X par rapport aux spécifications du grade. Le tamisage détermine la conformité de la distribution de la taille des particules. La densité apparente et le débit hall jaugent les propriétés de la poudre pour déterminer si elle convient au traitement en aval.

Identification positive du matériel (PMI) par spectroscopie de rupture induite par laser ou par fluorescence X permet de déterminer la composition chimique réelle de l'alliage par rapport à la composition attendue, afin de garantir la qualité.

Microscopie optique évalue la microstructure - homogénéité, taille des grains, phases indésirables, défauts - jusqu'à un grossissement de 1000 fois sur des échantillons préparés. L'analyse d'image quantifie les caractéristiques des grains.

Microscopie électronique à balayage révèle des détails microstructuraux plus fins tels que les joints de grains, les fissures minuscules, les précipités intermétalliques et les inclusions. Les cartes élémentaires confirment l'uniformité de la distribution.

Microscopie électronique à transmission permet d'obtenir des vues à très fort grossissement des structures internes, en distinguant les nanoprécipités, les dislocations atomiques, les limites de phase et les particules de renforcement au sein de la matrice métallique.

Essais de chimie par émission optique ou par spectrométrie de masse détecte les éléments à l'état de traces à des niveaux de parties par million, déterminant si les impuretés telles que le soufre, l'oxygène et le carbone respectent les limites.

Diffraction des rayons X identifie les phases présentes grâce à leur schéma unique de diffraction du réseau atomique. Confirme que la composition des phases correspond aux attentes.

Essais mécaniques détermine si la résistance, la ductilité, la ténacité à la rupture, la fatigue oligocyclique, la résistance au fluage, les paramètres de croissance des fissures et d'autres propriétés atteignent les minima de conception au moyen d'essais normalisés de traction, de compression, de flexion, de rupture, d'échantillons soumis à des charges cycliques dans une gamme de températures.

Évaluation non destructive Le contrôle par ressuage, magnétoscopie, ultrasons et radiographie permet de découvrir les défauts de surface et les défauts internes. Vérifier l'intégrité des zones critiques.

Essais de corrosion par exposition à des environnements simulant les conditions de service - brouillard salin, gaz contenant du soufre, produits de combustion, acides - permet d'évaluer les performances par rapport aux objectifs. L'analyse post-test révèle les modes d'attaque.

Évaluation à vie via des essais à long terme à température élevée, prédit la rupture par fluage, la rupture sous contrainte et la survie à la fatigue thermomécanique en fonction des besoins de l'application - des milliers d'heures pour les moteurs d'avion ou des années pour la production d'énergie. Confirme les marges de conception.

Avec l'aluminure de nickel, l'obtention de ce que vous attendez dépend fortement de la vérification que la chimie, la microstructure et les propriétés s'alignent sur les spécifications, les normes et les conditions de fonctionnement prévues. La validation de la qualité, associée à des contrôles de processus, garantit des performances fiables dans des applications exigeantes.

Codes et normes relatifs à l'aluminure de nickel

L'utilisation de l'aluminure de nickel dans toutes les industries nécessite un consensus sur les spécifications techniques relatives aux gammes chimiques, aux propriétés minimales, aux contrôles de qualité, aux processus de fabrication, aux procédures d'inspection et à la méthodologie de conception. Les normes spécifiques aux applications visent à garantir la durée de vie, la sécurité et la fonctionnalité.

Aérospatiale

AMS 4001 - Pièces coulées en aluminiure de nickel

AMS 2774 - Traitement thermique des alliages à base de poudre de nickel et d'aluminium

Elles couvrent les compositions chimiques, les propriétés mécaniques à température ambiante et élevée, les normes métallographiques, les procédures d'essai, les étapes d'assurance qualité et les contrôles de processus adaptés aux composants de moteurs d'avion.

Fabrication additive

ASTM F3055 - Spécification standard pour la fabrication additive de composants structurels en aluminure de nickel (Ni3Al) par fusion en lit de poudre

Elle définit les exigences relatives à la charge de poudre, aux principes de conception, aux principes fondamentaux du processus, au post-traitement, aux méthodes d'essai, à l'inspection et aux critères d'acceptation lors de la fabrication de pièces en aluminure de nickel à l'aide de technologies de lit de poudre laser.

Automobile

Alors que les normes spécifiques à l'automobile sont encore en cours d'élaboration, les contrôles et les lignes directrices concernant l'utilisation d'alliages à haute performance dans les secteurs de l'aérospatiale ou de l'énergie sont souvent adaptés ou adoptés.

Chauffage industriel

Les nuances ASM 2700 définissent divers alliages d'aluminure de nickel utilisés pour les tubes radiants, les moufles et d'autres composants de four, en spécifiant la chimie, les caractéristiques mécaniques, les formes de produits et les contrôles de qualité adaptés aux environnements de traitement thermique.

Dans l'ensemble, l'utilisation de ces codes et spécifications largement acceptés lors de la fabrication ou de l'achat d'aluminure de nickel permet d'aligner les producteurs, les fabricants de pièces et les utilisateurs finaux sur les paramètres liés à la qualité, à la fiabilité et à la sécurité pour les températures d'utilisation prévues.

Publications de recherche sur l'aluminure de nickel

Les principales questions relatives à l'aluminure de nickel qui font l'objet d'une étude à l'échelle mondiale sont les suivantes

• Mécanismes fondamentaux de déformation, de renforcement et d'endommagement
• Développement d'alliages
• Production de poudres et incorporation de particules céramiques
• Fabrication additive
• Structures hybrides avec d'autres alliages
• Revêtements protecteurs
• Amélioration de la soudabilité

Points forts

• L'Université d'Oxford a modélisé la liaison interatomique des ajouts d'alliages pour réduire la fragilisation.
• L'université du Wisconsin a démontré que l'amélioration de la durée de vie en fluage de 30-40% était due à des nano-inclusions d'oxyde de zirconium.
• Les aubes en aluminure de nickel développées par JAMRI Japan pour les essais de turbines à 700°C
• GE Aviation produit des pièces de turbines à l'aide de la technologie de fusion laser sur lit de poudre
• ANSTO Australia a créé des méthodes innovantes de collage à basse température.

Ainsi, des groupes de recherche de premier plan et des acteurs industriels majeurs du monde entier continuent à développer les capacités de l'aluminure de nickel, les connaissances en matière de traitement et la mise en œuvre de technologies essentielles dans les domaines de l'énergie propre, de la propulsion et des hautes températures.

La publication continue des résultats dans des revues à comité de lecture très respectées permet de partager les leçons apprises pour faire progresser la maturité de ce composé intermétallique à haute performance. Le nombre croissant d'articles de recherche sur l'aluminure de nickel souligne l'intérêt significatif et les progrès réalisés par la communauté scientifique pour élever son rôle actuel de niche à une solution matérielle beaucoup plus large.

FAQ

Quelle est l'utilisation principale de la poudre d'aluminure de nickel ?

La principale utilisation est la fabrication de composants pour des applications à haute température, principalement dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'énergie et de l'automobile, où une bonne résistance mécanique doit être conservée dans des atmosphères intensément chaudes, oxydantes ou corrosives dépassant 540°C (1000°F).

Pourquoi l'aluminure de nickel est-elle meilleure que les aciers inoxydables à haute température ?

L'aluminium et les autres éléments d'alliage permettent à l'aluminure de nickel de résister à l'oxydation, à la corrosion et à la déformation bien mieux que les aciers inoxydables au-dessus de 1000°F. Il sacrifie une certaine ténacité à température ambiante au profit de la stabilité thermique.

Quel est le métal dont le point de fusion est le plus élevé ?

Le tungstène a le point de fusion le plus élevé, à 3422°C (6192°F). Cependant, l'aluminure de nickel conserve une résistance utile jusqu'à plus de 2000°F, ce qui est bien plus élevé que la limite supérieure de température utile du tungstène.

L'aluminure de nickel est-elle meilleure que l'Inconel ?

Les superalliages de nickel Inconel offrent une meilleure résistance à la traction aux températures les plus élevées (>1100°C), mais ils sont plus lourds, plus coûteux et présentent une résistance à l'oxydation inférieure à celle des aluminiures de nickel dans certaines plages de température.

Quelles sont les industries qui utilisent l'aluminure de nickel ?

L'aérospatiale est le principal utilisateur précoce pour les aubes de turbines, les turbocompresseurs et les tuyères de fusées. L'adoption se développe dans les industries de l'énergie telles que l'énergie solaire concentrée, le traitement chimique et les turbines électriques pour la résistance à la chaleur et à la corrosion de l'aluminure de nickel.

L'aluminure de nickel rouille-t-elle ?

Non - Sa teneur élevée en aluminium forme une couche d'oxyde d'aluminium résistante qui protège le métal sous-jacent de l'attaque de l'oxygène à haute température. Cette couche d'oxyde auto-cicatrisante lui confère une excellente résistance à l'oxydation.

Peut-on souder de l'aluminure de nickel ?

L'aluminure de nickel est difficile à souder par fusion sans formation de fissures, mais des progrès sont en cours pour permettre le soudage par des techniques de brasage. La fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre offre une autre approche de "soudage" à l'état solide.

Pourquoi l'aluminure de nickel est-elle difficile à usiner ?

Sa résistance élevée résiste à la coupe, tandis que sa ductilité à basse température ambiante provoque des fractures et des déchirures sous les contraintes de l'usinage, au lieu de se déformer en douceur comme l'acier. Des changements d'outils fréquents et des nuances spéciales avec des revêtements d'oxyde résistants sont nécessaires.

L'aluminure de nickel est-elle toxique ?

Le nickel et l'aluminium élémentaires ont une faible toxicité et sont des métaux d'ingénierie courants. Toutefois, la poudre fine d'aluminure de nickel présente des risques pour la santé respiratoire similaires à ceux d'autres poudres fines, ce qui nécessite des contre-mesures lors de la manipulation et du traitement.

Voilà pour les questions les plus courantes concernant les propriétés, la fabrication et l'utilisation de la poudre d'aluminure de nickel. N'hésitez pas à nous contacter si vous avez d'autres questions !

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