Quelles sont les classifications des alliages à haute température ?

En tant qu'alliage spécial capable de conserver d'excellentes propriétés mécaniques et une stabilité chimique dans des environnements à haute température, les alliages à haute température sont classés en fonction des différentes caractéristiques des matériaux et des exigences d'application, formant ainsi un cadre de classification multidimensionnel.

Selon la composition des éléments de la matrice, les alliages à haute température peuvent être divisés en trois catégories : à base de fer, à base de nickel et à base de cobalt. Les alliages haute température à base de fer sont principalement composés de fer, avec l'ajout d'éléments tels que le chrome et le nickel pour former une structure austénitique. Par exemple, l'alliage GH2132 est peu coûteux, présente d'excellentes performances de traitement et convient aux conditions de température moyenne. Il est couramment utilisé dans des équipements tels que les pales de turbines à vapeur. Les alliages haute température à base de nickel sont basés sur le nickel (avec une teneur relativement élevée) et renforcés par l'ajout d'éléments tels que le tungstène et le molybdène, qui peuvent maintenir une résistance élevée à des températures plus élevées. L'Inconel718 en est un exemple typique et il est largement utilisé dans les disques de turbine des moteurs d'avion. Les alliages haute température à base de cobalt, tels que l'alliage Haynes25, excellent dans les environnements gazeux contenant du soufre en raison de leur excellente résistance à la chaleur et à la corrosion. Ils sont couramment utilisés dans la fabrication de composants de chambres de combustion pour les turbines à gaz.

En fonction des différences dans les mécanismes de renforcement, les alliages à haute température peuvent être divisés en trois types : renforcement par solution solide, renforcement par précipitation au cours du vieillissement et renforcement par dispersion d'oxyde. Le type de renforcement par solution solide forme une solution solide uniforme en ajoutant des éléments tels que le chrome et le molybdène, comme l'Inconel625, qui présente une bonne plasticité et une bonne soudabilité et convient à la fabrication de composants tels que les pipelines qui nécessitent un travail à froid. Les alliages renforcés par précipitation au cours du vieillissement précipitent la phase γ (telle que Ni3Al) à des températures élevées, et leur résistance est considérablement améliorée après le traitement au cours du vieillissement. Le GH4169 atteint une résistance plus élevée à température ambiante grâce à ce mécanisme. Le type de renforcement par dispersion d'oxyde empêche le mouvement des dislocations grâce à des particules d'oxyde nanométriques (telles que Y2O3), et l'alliage MA956 est de ce type, avec une résistance à l'oxydation à haute température dépassant de loin les alliages traditionnels.

Selon la classification des processus de formage, les alliages à haute température comprennent les alliages à haute température déformés, les alliages à haute température coulés et les alliages à haute température obtenus par métallurgie des poudres. Les alliages haute température déformables, tels que le GH3030, sont fabriqués par traitement plastique, comme le forgeage et le laminage, et présentent une structure à grain fin et d'excellentes propriétés mécaniques. Ils sont couramment utilisés dans la fabrication de raccords de tuyauterie à paroi mince. Le moulage des alliages à haute température fait appel à la technologie du moulage à la cire perdue, qui permet de réaliser des formes complexes. L'alliage K418 est une qualité de coulée typique, adaptée aux composants irréguliers tels que les pales de turbines. Les alliages haute température obtenus par métallurgie des poudres sont formés par frittage de poudres, avec une composition uniforme et sans ségrégation macroscopique. La résistance à la fatigue de l'alliage FGH96 est considérablement améliorée par rapport à des alliages déformés similaires, ce qui en fait le matériau préféré pour les disques de turbine des moteurs avancés.
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En outre, ils peuvent être divisés en catégories telles que l'aérospatiale, la pétrochimie, l'énergie et l'électricité en fonction des scénarios d'application. Les alliages haute température utilisés dans l'aérospatiale mettent l'accent sur la légèreté et la résistance instantanée à la haute température, tandis que les alliages utilisés dans la pétrochimie accordent plus d'attention à la résistance à la corrosion par le soufre, comme l'alliage N08810, qui donne d'excellents résultats dans les équipements de traitement du pétrole brut contenant du soufre. Ce système de classification multidimensionnel reflète non seulement la nature des matériaux des alliages à haute température, mais fournit également des conseils clairs pour la sélection des matériaux dans différents scénarios industriels. Avec le développement de la technologie des matériaux, de nouveaux types d'alliages à haute température continuent d'apparaître, et le système de classification est également enrichi et amélioré en permanence, jetant ainsi des bases importantes pour la recherche et l'application des alliages à haute température.