Quels alliages haute température sont couramment associés aux TBC dans l'aérospatiale ?
Sélection des alliages pour l'intégration des TBC
Dans les applications aérospatiales, les TBC sont généralement associés à des alliages à base de nickel et à des alliages de titane avancés qui fonctionnent près de leurs limites thermiques. Les superalliages au nickel sont les plus largement utilisés en raison de leur phase de renforcement γ′ élevée et de leur excellente résistance au fluage. Des alliages tels que Inconel 718, Inconel 738LC, et des séries hautes performances comme CMSX-4 et PWA 1484 sont des substrats idéaux pour les TBC car ils maintiennent l'intégrité structurelle à des températures élevées tout en bénéficiant significativement de la protection thermique.
Ces matériaux sont souvent choisis pour les aubes de turbine, les aubes directrices et les revêtements de chambre de combustion, où les TBC permettent des températures de fonctionnement plus élevées au-delà du seuil de fusion ou de fluage de l'alliage.
Alliages monocristallins et solidifiés directionnellement
Pour les étages de moteur aérospatial les plus exigeants, les alliages monocristallins et solidifiés directionnellement offrent une résistance supérieure au fluage et une stabilité des joints de grains. Les alliages utilisés dans la fonderie monocristalline—tels que Rene N5, TMS-138, et RR3000—sont couramment associés aux TBC dans les étages de turbine haute pression. Les TBC réduisent les contraintes induites thermiquement et atténuent l'instabilité des phases sous une exposition prolongée aux gaz de combustion.
Les alliages moulés directionnellement utilisés dans la fonderie directionnelle de superalliages peuvent également bénéficier des TBC pour protéger les joints de grains contre l'amorçage de fissures lors des cycles thermiques.
Alliages de titane dans les sections chaudes
Bien que les alliages de titane soient généralement utilisés dans les zones plus froides du moteur, les types hautes performances tels que Ti-6Al-4V et les versions avancées comme Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti5553) sont de plus en plus utilisés dans les zones plus chaudes lorsqu'ils sont combinés avec des TBC. Les revêtements aident à prévenir l'oxydation et à améliorer la résistance à la fatigue thermique, en particulier dans les étages du compresseur et les carter structurels.
Lorsqu'ils sont associés à une usinage CNC de superalliages précis, les alliages de titane permettent une réduction de poids sans sacrifier la durabilité.
Hiérarchisation des applications
Selon la section du moteur, différents alliages sont sélectionnés en combinaison avec les TBC :
Aubes de turbine haute pression → Alliages monocristallins CMSX/ Rene/ PWA
Revêtements de chambre de combustion → Inconel 713C / 738LC
Pièces de compresseur et structurelles → Ti-6Al-4V ou Ti5553 avec TBC modéré
Tous ces composants dépendent des TBC non seulement pour la protection thermique, mais aussi pour l'extension de la durée de vie et la réduction de la déformation par fluage.
