La poudre d'alliage GH3536 a été conçue spécifiquement pour la fabrication additive, en utilisant des techniques d'optimisation de la composition et d'atomisation de la poudre pour obtenir des propriétés supérieures à celles des superalliages de nickel conventionnels. Les principales caractéristiques de la poudre d'alliage GH3536 sont les suivantes :

• Haute résistance à des températures allant jusqu'à 760°C (1400°F)
• Résistance à l'oxydation et à la corrosion dans les environnements difficiles
• Excellente résistance à la fatigue thermique et à la propagation des fissures
• Bonne imprimabilité et faible porosité des pièces imprimées
• Peut être durci par vieillissement pour optimiser la résistance et la ductilité

La combinaison de ces propriétés fait que le GH3536 convient aux composants de l'aérospatiale, de la production d'énergie, du pétrole et du gaz, et du traitement chimique exposés à des températures et à des contraintes extrêmes. L'utilisation de cette poudre avancée peut être bénéfique tant pour la fabrication de nouvelles pièces que pour la réparation de composants usés.

 

 

Composition de la poudre de l'alliage GH3536

Le GH3536 a une composition complexe conçue pour offrir un équilibre optimal des propriétés. La composition nominale est indiquée ci-dessous :

Élément	Poids %
Nickel (Ni)	Équilibre
Chrome (Cr)	13.5 – 16.0
Cobalt (Co)	12.0 – 15.0
Tungstène (W)	5.0 – 7.0
Tantale (Ta)	3.0 – 5.0
Aluminium (Al)	2.8 – 3.8
Titane (Ti)	0.5 – 1.5
Niobium (Nb)	0.5 – 1.5
Hafnium (Hf)	0.2 – 0.8
Carbone (C)	0.05 – 0.15
Bore (B)	0.01 – 0.03
Zirconium (Zr)	0.01 – 0.05

Le nickel forme la matrice, tandis que des éléments comme le chrome, le cobalt et l'aluminium améliorent la résistance à l'oxydation. Les éléments réfractaires que sont le tantale, le tungstène, le niobium et le hafnium contribuent à la résistance à des températures élevées. Le titane et le niobium renforcent l'alliage par la formation de carbures. Des traces de carbone, de bore et de zirconium améliorent le durcissement par précipitation.

La composition de la poudre est conçue pour limiter la ségrégation et maintenir l'uniformité de la composition pendant l'impression, ce qui garantit des propriétés constantes dans la pièce finale. La morphologie sphérique de la poudre améliore également la fluidité et la densité de l'emballage pour une bonne imprimabilité.

Propriétés de la poudre de l'alliage GH3536

Le GH3536 présente une excellente combinaison de solidité, de ductilité et de résistance à l'environnement grâce à sa composition sur mesure et à son processus de production optimisé. Les principales propriétés sont résumées ci-dessous :

Propriétés mécaniques

Propriété	Tel qu'imprimé	Vieillissement
Résistance à la traction	1050 - 1250 MPa (152 - 181 ksi)	1275 - 1400 MPa (185 - 203 ksi)
Limite d'élasticité (décalage de 0,2%)	900 - 1100 MPa (131 - 160 ksi)	1150 - 1300 MPa (167 - 189 ksi)
Élongation	25 – 35%	16 – 22%
Dureté	32 - 38 HRC	36 - 43 HRC

Propriétés physiques

Propriété	Valeur typique
Densité	8,3 g/cm3
Point de fusion	1310°C (2390°F)

Propriétés thermiques

Propriété	Température
Coefficient de dilatation thermique	12,8 x 10-6/°C à 20-100°C
Conductivité thermique	11,4 W/m-K à 20°C
Chaleur spécifique	0,43 J/g-°C à 20°C

Résistance à l'oxydation

• Résiste à l'oxydation dans l'air jusqu'à ~980°C. Une couche protectrice d'oxyde Cr2O3 se forme.
• Meilleure résistance à l'oxydation que l'Inconel 718 et de nombreux autres alliages de nickel.

Résistance à la corrosion

• Excellente résistance à la corrosion à chaud et à la sulfuration.
• Résiste à de nombreux acides organiques, chlorures et caustiques.

Autres propriétés

• Conserve sa résistance et sa ductilité après des expositions prolongées jusqu'à 760°C.
• Excellente résistance à la fatigue thermique. Résiste à la formation de fissures.
• Faible coefficient de frottement et résistance au grippage.

La résistance du GH3536 à l'état vieilli dépasse celle des superalliages de nickel conventionnels tels que l'Inconel 718, tout en conservant une ductilité robuste. L'alliage est plus résistant que de nombreux aciers inoxydables à haute température. La résistance à l'oxydation est proche de celle des alliages nickel-chrome comme l'Inconel 601. Dans l'ensemble, le GH3536 offre un équilibre exceptionnel de propriétés pour les applications critiques.

Applications de la poudre d'alliage GH3536

La combinaison de la solidité, de la résistance à l'environnement, de l'imprimabilité et de la facilité de post-traitement fait du GH3536 un produit adapté :

Composants aérospatiaux

• Aubes de turbines, aubes, chambres de combustion
• Pièces structurelles, train d'atterrissage
• Tuyères de moteurs-fusées, propulseurs
• Structures chaudes des véhicules hypersoniques

Production d'électricité

• Pièces de la section chaude des turbines à gaz
• Échangeurs de chaleur, récupérateurs
• Écrans thermiques, puits thermométriques

Pétrole et gaz

• Outils de fond de puits, pièces pour têtes de puits
• Vannes, pompes pour services corrosifs

Automobile

• Roues et carters de turbocompresseurs
• Composants de l'échappement

Traitement chimique

• Vannes, pompes, cuves de réaction
• Tubes pour échangeurs de chaleur

Outillage

• Moules d'injection avec refroidissement conforme
• Matrices de coulée sous pression, outils de marquage à chaud

Autres

• Éléments chauffants
• Conteneurs de déchets radioactifs
• Attaches et ressorts spéciaux

Le GH3536 peut remplacer des pièces existantes fabriquées avec des matériaux moins performants afin d'améliorer la durabilité et l'efficacité. La poudre est également idéale pour fabriquer de nouvelles conceptions impossibles à réaliser avec la fabrication conventionnelle. Elle permet à la fois de produire de nouvelles pièces et de réparer/remettre à neuf des composants usés.

Poudre d'alliage GH3536 pour l'impression

La poudre GH3536 peut être imprimée avec succès en utilisant les procédés de fusion laser sur lit de poudre (L-PBF) et de fusion sur lit de poudre par faisceau d'électrons (E-PBF). La morphologie sphérique de la poudre permet un bon écoulement et un bon conditionnement. Les éléments clés à prendre en compte sont les suivants :

Processus d'impression

• Technologies de lit de poudre à laser et à faisceau d'électrons applicables.
• Les paramètres du processus doivent être développés pour les nouvelles machines.
• Atmosphère de la chambre à gaz inerte (argon ou azote).

Spécification de la poudre

• La taille des particules varie de 10 à 45 μm, D50 ~25 μm typique.
• Densité apparente 2,5-3,5 g/cm3.
• Débit 25-35 s (débitmètre à effet Hall).

Recommandations en matière d'impression

• Le préchauffage de la plaque de base à ~150°C réduit les contraintes thermiques.
• Les vitesses de balayage sont généralement comprises entre 400 et 1000 mm/s.
• Espacement des hachures 0,08-0,12 mm pour une bonne densification.
• 100% poudre fraîche pour réutilisation.

Post-traitement

• Anti-stress : 1080°C/2h, refroidissement à l'air.
• Vieillissement : 760°C/8-16 h, refroidissement à l'air.
• Le pressage isostatique à chaud peut encore réduire la porosité.

L'optimisation des paramètres permet d'obtenir des densités supérieures à 99,81 TTP3T. La microstructure est constituée de grains fins et uniformes convenant aux applications critiques.

Spécifications de la poudre GH3536

La poudre d'alliage GH3536 est disponible dans le commerce dans la distribution et les classes de taille standard résumées ci-dessous. Des variations personnalisées peuvent également être produites.

Distribution de la taille des poudres
D10	10 μm
D50	25 μm
D90	45 μm

Classes de poudre	Débit nominal	Densité apparente
Classe I	25 s	2,5 g/cm3
Classe II	28 s	2,8 g/cm3
Classe III	32 s	3,2 g/cm3

Autres spécifications :

• Morphologie sphérique avec fraction satellite sous 1%.
• Teneur en oxygène inférieure à 100 ppm.
• Aucun liant ou lubrifiant n'est ajouté.

Chaque lot de poudre est accompagné d'un certificat d'analyse détaillant la composition, les caractéristiques des particules, le débit et d'autres paramètres.

Manipulation et stockage du GH3536

Maintenir la qualité de la poudre pendant la manipulation et le stockage :

• Stocker les contenants de poudre scellés dans un environnement frais et sec. Il est recommandé d'utiliser un dessiccateur.
• Éviter d'exposer la poudre à l'humidité, qui peut provoquer des agglomérations et des problèmes d'écoulement.
• Limiter les écarts de température pendant le transport et le stockage.
• N'ouvrir les récipients que dans une boîte à gants à atmosphère inerte ou une chambre à argon.
• Traiter immédiatement les récipients ouverts pour limiter l'oxydation. Ne pas réutiliser la poudre exposée.
• Utiliser les EPI appropriés et éviter l'inhalation ou le contact avec la peau et les yeux.

Si elle est manipulée correctement, la poudre GH3536 a une durée de conservation supérieure à un an à compter de la date de fabrication. Il est recommandé de gérer les stocks selon la méthode FIFO.

Données de sécurité pour GH3536

Comme il s'agit d'une poudre d'alliage contenant du nickel et d'autres éléments, des précautions de sécurité standard doivent être prises lors de la manipulation :

• Utiliser des EPI : respirateur adapté aux poudres, gants, protection des yeux, vêtements de protection.
• Éviter le contact avec la peau ou l'inhalation de poussières lors de la manipulation.
• Mettre correctement à la terre tous les équipements de manipulation des poudres. Il est recommandé d'utiliser des boîtes à gants à gaz inerte.
• Utiliser un système de dépoussiérage pendant le nettoyage. Éviter de générer des poussières en suspension dans l'air.
• Éliminez l'excédent de poudre et les débris de nettoyage de manière appropriée.
• Se référer à la FDS pour plus d'informations sur la sécurité.

La poudre de nickel est classée comme cancérigène présumé. Respectez toutes les lois et réglementations relatives à la sécurité de la manipulation des poudres métalliques.

Inspection de la poudre GH3536

Pour s'assurer que la poudreGH3536 répond aux exigences de l'application, les procédures d'inspection suivantes peuvent être utilisées :

Distribution de la taille des particules

• Analyse par diffraction laser (ISO 13320)
• Analyse granulométrique (ASTM B214)

Morphologie et microstructure

• Microscopie électronique à balayage
• Microscopie optique de spécimens montés et polis

Composition de la poudre

• Spectrométrie de masse à plasma inductif (ASTM E1097)
• Fusion de gaz inerte pour O et N (ASTM E1019)

Densité de la poudre

• Densité apparente (débitmètre à effet Hall)
• Densité à la rupture (ASTM B527)

Fluidité des poudres

• Débitmètre à effet Hall (ASTM B213)
• Analyseur de poudres Revolution

Acceptation du lot

• Échantillonnage selon ASTM B215
• Vérifier que la poudre est conforme aux spécifications de taille, de composition et de morphologie.

Des tests doivent être effectués pour chaque lot de poudre afin de vérifier la conformité aux normes ASTM applicables. Cela permet de garantir une qualité constante et élevée de la poudre utilisée pour l'impression.

FAQ

Q : Qu'est-ce qui rend le GH3536 meilleur que les autres superalliages au nickel pour l'AM ?

R : Le GH3536 présente une résistance plus élevée que les alliages de base tels que l'Inconel 718, tout en conservant sa ductilité. La composition de la poudre et le processus d'atomisation minimisent la ségrégation et la porosité.

Q : Le GH3536 nécessite-t-il un pressage isostatique à chaud (HIP) après l'impression ?

R : Le HIP peut réduire davantage la porosité interne mais n'est pas nécessaire pour atteindre des densités élevées (>99,5%) avec des paramètres AM optimisés. Le HIP peut permettre d'atteindre des températures de service plus élevées.

Q : Quel post-traitement est nécessaire après l'impression de la carte GH3536 ?

R : Un simple traitement thermique de détente peut être utilisé après l'impression. Pour une résistance optimale, un traitement thermique de vieillissement est recommandé.

Q : Quels sont les délais d'achat de la poudre GH3536 ?

R : Les petits lots peuvent être expédiés en 2 à 4 semaines. Comptez 3 à 5 mois pour les gros volumes de production, en fonction de la disponibilité.

Q : Le GH3536 contient-il de l'aluminium ou du titane susceptibles de poser des problèmes lors de l'impression ?

R : Les concentrations d'Al et de Ti sont équilibrées pour éviter l'oxydation de la poudre ou une réaction excessive avec le bain de fusion pendant l'impression.

Q : Quelle est la distribution granulométrique recommandée pour l'impression du GH3536 ?

R : Une distribution avec un D10 de 10 μm, un D50 de 25 μm et un D90 de 45 μm offre un bon équilibre entre la fluidité et l'impression.

Q : Le GH3536 peut-il être utilisé pour l'impression de pièces présentant des porte-à-faux et des géométries complexes ?

R : Oui, le GH3536 a démontré une excellente imprimabilité pour les pièces dont l'angle de dépassement est supérieur à 45°.

Conclusion

La poudre de superalliage de nickel GH3536 offre une combinaison exceptionnelle de haute résistance, de capacité de température, de résistance à l'oxydation, d'imprimabilité et de réponse post-traitement pour des applications de fabrication additive exigeantes dans l'aérospatiale, la production d'énergie, le pétrole et le gaz, l'automobile et les industries de traitement chimique. La composition sur mesure, les caractéristiques optimisées de la poudre et les possibilités de traitement thermique permettent d'adapter les propriétés à de nouvelles conceptions impossibles à réaliser avec la fabrication conventionnelle. Avec des procédures de manipulation et d'impression appropriées, le GH3536 permet d'obtenir des pièces métalliques complexes et de haute performance combinant faible poids et durabilité comme jamais auparavant.