Mise en oeuvre et caractérisation des alliages à base de TiAl : Vers une échelle industrielle

Cet article passe en revue les efforts de l’ONERA portant sur la conception de nouveaux alliages à base de TiAl, sur le développement d’une filière commercialement viable pour la fabrication de pièces de moteurs aéronautiques et sur l’optimisation des propriétés mécaniques. L’alliage G4, qui a été développé avec une microstructure duplex, possède un excellent compromis de propriétés pour des applications turbomachine jusqu’à 800°C. De plus, une série d’alliages TiAl-3(Fe,Zr,Mo) a été conçue pour des applications nécessitant une bonne ductilité. Etant donné que ces alliages ont été développés pour la voie fonderie, les résultats montrent qu’il faut minimiser les post-traitements thermiques afin de réduire la dispersion de propriétés. Dans un autre contexte, nous avons exploré la voie de la Métallurgie des Poudres (MdP) avec l’objectif d’établir des relations microstructure-propriétés bien définies. De plus, les évolutions microstructurales et les transformations de phase qui s’y rapportent ont été complètement clarifiées dans l’alliage encore bien connu 47-2-2. Cette compréhension approfondie nous a permis d’optimiser la microstructure de l’alliage 47-2-2 via les paramètres de procédés, afin de respecter les exigences industrielles en termes de traction, fluage et fatigue. Par ailleurs, au cours des trois dernières années, nous avons découvert d’autres filières de mise en œuvre MdP utilisant des procédés tels que le « Spark Plasma Sintering » et le « Direct Metal Deposition » qui sont capables d’améliorer les propriétés de traction. Enfin, nous avons identifié un certain nombre de facteurs structuraux parmi lesquels la fragilisation de surface et la formation de couches d’oxydes qui contribuent à la dégradation des propriétés mécaniques, et qui ainsi limitent l’utilisation en température des alliages à base de TiAl. Les différentes approches visant à améliorer la résistance en oxydation/corrosion sont donc décrites pour accéder à une meilleure durabilité environnementale pour les alliages à base de TiAl.