Alliages de nickel

LA QUÊTE ACCÉLÉRÉE DE NOUVEAUX ALLIAGES UTILES

La mise au point de nouveaux alliages s’est longtemps faite par tâtonnement, selon un processus empirique coûteux, inefficace et chronophage. Cela consistait à partir du savoir métallurgique pour formuler de nouvelles compositions d’alliages, puis pour déterminer quels procédés de formage et de traitement thermique leur appliquer dans l’espoir d’obtenir des propriétés surpassant celles des alliages établis. On procédait ensuite à la fonte et à la mise à l’essai d’une série d’éprouvettes afin d’optimiser ces propriétés.

Il y a une vingtaine d’années, l’avènement de l’ingénierie des matériaux par modélisation intégrée (ICME) a permis de passer de l’expérimentation physique à la simulation sur modèle virtuel. C’est cette méthode que la société QuesTek Innovations a employée pour mettre au point plusieurs alliages au nickel offrant de meilleures propriétés.

L’envol du Ferrium

QuesTek a ainsi créé le Ferrium S53, un acier au nickel hautement résistant aux contraintes et à la corrosion. C’était le premier matériau issu de l’ICME à répondre aux normes américaines AMS (Aerospace Material Specification) et MMPDS (Metallic Materials Properties Development and Standardisation) et à prendre son envol dans des composants essentiels à la sécurité d’un train d’atterrissage, à savoir celui de l’avion à réaction d’entraînement T-38 de l’US Air Force. Le Ferrium S53 est un acier ultrarésistant destiné aux structures de l’aérospatiale et à d’autres usages faisant habituellement appel à l’acier AISI 4340. Ses propriétés mécaniques sont comparables à celle de ce dernier, mais il offre en plus l’avantage de résister à la corrosion atmosphérique sans nécessiter de cadmiage.

Un autre produit de cette avancée technique est le Ferrium C64, qui peut remplacer les aciers pour engrenages haute performance tels que l’AISI 9310. Cet alliage ultrarésistant aux contraintes offre aussi une ténacité élevée et une excellente résistance à la fatigue et à la chaleur. Il s’utilise dans divers composants critiques des secteurs de l’aérospatiale, de l’automobile et de l’énergie, par exemple pour les aérogires et pour les engrenages de transmission de voiture de course.

L’ICME accélère ainsi la mise au point des alliages au nickel multiconstitués destinés aux composants critiques.

Composition usuelle UNS C Cr Ni Co Mo W V Si Mn Cu Fe

Ferrium S53 S10500 0,21 10,0 5,5 14,0 2,0 1,0 0,30 - - - restant Ferrium C64 K92731 0,11 3,5 7,5 16,3 1,75 0,2 0,02 - restant 4340 G43400 0,40 0,8 1,8 - 0,25 - - 0,2 0,7 - restant

9310

G93106 0,10 1,2 3,2 - 0,11 - - 0,2 0,55 - restant Le Ferrium 64, un alliage au nickel alliant ultra-haute résistance et ténacité élevée, s’utilise notamment dans les engrenages de transmission.