Des pales de turbine basse pression en aluminium de titane
Parmi les plus grands obstacles à surmonter, il y a ceux associés au mauvais forgeage des formes de lingots. De telles difficultés ne sont pas une surprise étant donné la plage de température limitée pour le traitement par déformation ainsi que l'ouvrabilité à chaud limitée présentée par les alliages gamma-TiAl. Dès lors, les processus de formation isothermes ont été favorisés jusqu'à présent. Une réussite importante a été obtenue dans l'augmentation de la fenêtre de déformation par l'ajout de titane en phase béta dans la microstructure des alliages gamma-TiAl. Avec le financement par l'UE du projet DATACAST (Development of a low cost advanced gamma titanium aluminide casting technology), les chercheurs ont développé un alliage gamma-TiAl contenant du niobium et du molybdène. L'alliage marqué TNM se solidifie en phase bêta et présente une fraction de volume de phase bêta/B2 réglable (la phase commandée de bêta à basses températures). Grâce à la fraction à haut volume de la phase bêta à températures élevées, le nouvel alliage peut être forgé à l'aide d'équipements conventionnels moyennant des petites modifications peu onéreuses. Les membres de DATACAST se sont concentrés sur les technologies de traitement de lingot par fusion d'arc de vide et par fusion d'arc plasma. Ils ont démontré la faisabilité de la conversion des lingots résultant en ébauches de forgeage de petite taille via la fusion à fond de moule refroidi avec la fusion d'arc de vide ou fusion par induction de vide. Ils peuvent ensuite être utilisés pour produire des moules permanents avec coulage par centrifugation suivie d'une pression et d'un usinage isostatique à chaud. Des études approfondies de l'homogénéité des lingots simples à fusion d'arc de vide ou d'arc plasma ont montré leur adéquation pour une utilisation comme électrodes de fusion à fond de moule refroidi. Les lingots peuvent ensuite être homogénéisés dans l'auto-creuset pour obtenir des compositions chimiques spécifiées. Les travaux sur la vitesse de rotation de la roue de coulage, le temps de coulage et la courbe d'inclinaison du creuset ont amélioré le coulage par coulage centrifuge. DATACAST a produit une technologie pour convertir les lingots à base de TiAl en ébauches de forgeage répondant aux exigences strictes des matériaux de qualité nécessaires pour fabriquer des pales de turbine basse pression. Le TiAl est léger et résistant à hautes températures, ce qui en fait un matériau idéal pour les composants des moteurs d'avions. Les pales en TiAl permettent des économies de poids et de consommation de carburant, et donc des réductions des émissions de dioxyde de carbone.
Mots‑clés
Pales de turbine, aluminium de titane, moteur d'avion, forgeage, lingot, DATACAST
