Poudre d'alliage de nickel X750

Transformation et fabrication

La poudre d'alliage de nickel X750 peut être transformée en composants finis par diverses méthodes :

Casting

• La coulée à la cire perdue est couramment utilisée. Les moules en céramique permettent de couler à 2600-2800°F (1427-1538°C). Permet d'obtenir des pièces coulées très saines.
• Le moulage au sable est également possible, mais une alimentation supplémentaire en métal liquide est nécessaire pour obtenir une bonne solidité. Des liants spéciaux pour le sable peuvent être nécessaires.
• Le moulage en coquille permet d'obtenir des produits comparables au moulage à la cire perdue. Il est possible de produire des rouleaux minces.
• La coulée continue dans des moules en graphite est largement utilisée pour produire des billettes destinées à un traitement ultérieur.

Tableau 11 : Spécifications de la fonte

Les défauts de coulée typiques tels que les déchirures à chaud, la microporosité et la ségrégation peuvent se produire mais peuvent être minimisés par des pratiques appropriées de gating/risering, de conception du moule et de coulée/éclatement.

Traitement des déformations

Le travail à chaud est effectué entre 1177 et 1260°C (2150 et 2300°F), suivi d'un refroidissement à l'air. L'ouvraison à chaud se fait en dessous de 1038°C (1900°F). L'écrouissage peut nécessiter un recuit intermédiaire.

Les méthodes les plus courantes sont les suivantes :

• Forgeage : Le procédé de matriçage permet d'obtenir les meilleures propriétés
• Laminage : Le laminage à plat et le laminage de forme sont effectués. Réduction de l'épaisseur minimale 30%
• Extrusion : Excellentes propriétés obtenues dans des sections allant jusqu'à 8 pouces de diamètre
• Tréfilage : Les fils/barres lourds peuvent être tréfilés. Un adoucissement intermédiaire peut être nécessaire.

Tableau 12 : Caractéristiques principales

Processus d'assemblage

Toutes les méthodes standard permettent d'assembler efficacement des pièces en X750. Il est préférable d'utiliser des alliages compatibles pour obtenir des propriétés optimales.

Soudage : Le soudage à l'arc au tungstène (GTAW) et le soudage à l'arc au gaz et au métal (GMAW) sont les plus répandus. Le soudage par résistance et le soudage par faisceau laser sont également utilisés occasionnellement. Des baguettes d'apport de composition appropriée sont utilisées. Les joints présentent une excellente résistance. Un traitement thermique approprié avant et après la soudure est essentiel pour éviter les fissures.

Brasage : Le brasage sous vide offre la meilleure combinaison de solidité et de résistance à la température. Divers alliages d'argent sont utilisés pour le brasage à une température comprise entre 1038 et 1093°C. Il est essentiel de contrôler les espaces libres, les flux et l'atmosphère.

Tableau 13 : Recommandations d'adhésion

Traitements de post-traitement

Le traitement thermique de mise en solution et le durcissement par vieillissement sont utilisés pour développer des propriétés optimales :

Traitement des solutions - Réalisé à 2100-2300°F (1149-1260°C) suivi d'une trempe à l'air ou à l'eau. Permet un durcissement ultérieur par vieillissement.

Durcissement par l'âge - Vieillissement à 1325-1425°F (± 25°F) pendant 10-50 heures suivi d'un refroidissement à l'air. Le durcissement par précipitation permet d'obtenir des niveaux de résistance maximaux.

Le traitement de stabilisation optionnel implique une température de 850-1200°F pendant 1-16 heures pour stabiliser le produit contre les changements de propriété futurs.

Tableau 14 : Spécifications de post-traitement

Production de poudre

La poudre d'alliage de nickel X750 est produite commercialement par atomisation au gaz et à l'eau. La distribution de la taille des particules est étroitement contrôlée par des buses spécialisées et un tamisage calibré. Un gaz inerte de haute pureté est utilisé pour éviter toute contamination.

Tableau 15 : Méthodes de production des poudres

Les poudres atomisées au gaz et à l'eau présentent une morphologie de particules sphériques idéale pour la fabrication additive, le moulage par injection de métaux et d'autres applications de métallurgie des poudres.

Données de conception

Les principaux paramètres de conception de l'alliage de nickel X750 sont résumés ci-dessous à titre de référence pour les activités d'ingénierie et de conception des composants :

Tableau 16 : Paramètres des données de conception pour l'alliage de nickel X750

Conditions de charge structurelle

Pour les calculs d'ingénierie structurelle à des températures extrêmes, utiliser :

• Limite d'élasticité à la traction : 140-190 ksi
• Limite d'élasticité à la compression : 170-220 ksi
• Rapport modulaire, E (alliage X750)/E (acier) : 1.0

A température ambiante jusqu'à 500°F - Vitesse de corrosion modérée de moins de 0,002 in/an attendue.

Jusqu'à 1900°F - Excellente résistance à la corrosion à chaud et à l'oxydation. Utiliser la constante de vitesse parabolique kp = 3,4 x 10-8 mg2/cm4/s.

Résistance au fluage et à la fatigue

L'alliage X750 présente une excellente résistance au fluage. La résistance à la rupture est supérieure à 80 ksi pendant 100 000 heures à 980°C (1300°F).

Pour les conditions de fatigue cyclique, utiliser :

• Résistance à la fatigue (106 cycles) de 95-100 ksi
• Facteur de réduction de 1,0 pour l'état de surface usiné plutôt que pour l'état de surface tel que fabriqué.

L'environnement a peu d'effet sur la résistance à la fatigue. Utiliser le facteur de réduction de la fatigue = 0,95 pour l'environnement aérien.

Usinage de l'alliage de nickel X750

L'alliage de nickel X750 présente une excellente usinabilité à l'état recuit et peut être usiné en utilisant la plupart des méthodes et outils d'atelier standard.

Les brise-copeaux sont recommandés pour un contrôle efficace des copeaux. Des installations rigides sont nécessaires pour minimiser les vibrations. Les outils de coupe à inclinaison positive avec des arêtes de coupe tranchantes offrent une durée de vie plus longue.

La faible conductivité thermique entraîne une concentration de la chaleur et il convient donc d'utiliser une grande quantité de liquide de refroidissement.

Tableau 17 : Méthodes d'usinage

Transformation et fabrication

La poudre d'alliage de nickel X750 peut être transformée en pièces selon diverses méthodes :

Fabrication additive

La fabrication additive (AM), également connue sous le nom d'impression 3D, utilise la poudre d'alliage de nickel comme matière première pour construire des composants couche par couche. Certaines techniques de fabrication additive conviennent au X750 :

Frittage direct de métaux par laser (DMLS)

• La poudre est sélectivement fondue par un laser à haute puissance.
• Production de pièces entièrement denses avec une microstructure fine
• Excellente précision dimensionnelle et finition de surface
• Géométries complexes possibles

Fusion par faisceau d'électrons (EBM)

• La poudre est fondue par un faisceau d'électrons sous vide.
• Permet d'obtenir une densité presque complète avec une bonne résistance
• Finition de surface inférieure à celle des procédés laser
• Des taux de construction rapides grâce à une puissance de faisceau plus élevée

Jetting de liant

• Agent de liaison liquide déposé sélectivement pour relier les particules de poudre
• Processus rentable avec une productivité élevée
• Nécessite un post-traitement tel que le frittage et l'infiltration
• Possibilité de pièces plus grandes avec une bonne liberté géométrique

Vaporisateur à froid

• Particules de poudre accélérées à des vitesses supersoniques et impactées sur un substrat
• L'énergie cinétique lie les particules à la surface
• Des revêtements épais et des formes libres peuvent être réalisés.
• Un chauffage minimal préserve les propriétés du matériau de base

Tableau 11 : Procédés de fabrication additive pour l'alliage de nickel X750

Les paramètres tels que la puissance du laser, la taille du faisceau, l'espacement des trappes et la stratégie de balayage peuvent être optimisés pour contrôler la densité des pièces, la qualité de la surface, la microstructure et les performances mécaniques.

Des traitements thermiques tels que le pressage isostatique à chaud (HIP) et le vieillissement peuvent être appliqués après le traitement pour améliorer encore la densification et les propriétés du matériau.

Casting

L'alliage X750 peut également être fondu par induction et coulé en lingots, billettes et barres à l'aide de procédés tels que :

• Fusion par induction sous vide
• Refonte sous laitier électroconducteur
• Coulée en cire perdue

Les produits moulés servent de matière première pour les opérations de découpage ultérieures telles que le forgeage, le laminage et l'extrusion. Ils peuvent également être usinés directement en composants de forme nette.

Traitement des déformations

Diverses techniques de déformation peuvent être appliquées aux alliages de nickel moulés :

Forgeage

• Pressage ou martelage de lingots coulés entre des matrices
• Améliore la résistance grâce à l'écoulement du grain et à l'écrouissage
• Il est possible d'obtenir des formes nettes proches

Roulant

• Compression et réduction de l'épaisseur entre les rouleaux
• Production de feuilles, de bandes et de plaques
• Contrôle la structure du grain et améliore les propriétés

Extrusion

• Forcer l'ouverture d'une filière
• Forme des sections longues avec une section transversale fixe
• Produit dense avec des grains fins uniformes

Dessin

• Tirer à travers une matrice en utilisant la force de traction
• Réduit la section transversale des barres, des tubes ou des fils
• Résistance et dureté accrues

L'alliage est recuit périodiquement pendant le travail pour restaurer la ductilité et éviter les fissures. Le traitement thermique final et le vieillissement suivent pour obtenir les caractéristiques souhaitées.

FAQ

Q : Qu'est-ce que l'alliage de nickel X750 ?

R : Le X750 est un alliage nickel-chrome durcissable par précipitation qui présente une excellente résistance jusqu'à 1300°F (700°C), une excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation et de bonnes caractéristiques de fabrication.

Q : Quelles sont les applications typiques du X750 ?

R : Composants de turbines à gaz, pièces de turbocompresseurs, éléments de combustible nucléaire, équipements de traitement chimique, cuves de transformation alimentaire - partout où il est nécessaire de pouvoir travailler à des températures élevées dans des environnements difficiles.

Q : L'alliage de nickel X750 est-il soudable ?

R : Oui, le X750 présente une bonne soudabilité pour un alliage à haute résistance durci par précipitation. Le soudage à l'arc au tungstène et le soudage à l'arc métallique peuvent produire des soudures de qualité. Un traitement thermique de détente est souvent appliqué après le soudage.

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