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Pour ne plus craindre la déformation

Le secteur aérospatial européen s'est engagé à mettre au point des matériaux novateurs pour la réalisation des appareils présentant de meilleures performances et permettant la réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2). Dans le cadre d'un projet financé par l'UE, les chercheurs ont étudié les nouveaux alliages offrant une meilleure résistance à haute température et permettant de réduire le poids des appareils tout en améliorant leurs performances en termes de consommation de carburant et de pollution.
Pour ne plus craindre la déformation
Ces superalliages performants sont des composites à base de métal faits d'au moins deux éléments présentant des propriétés et des performances supérieures en cas d'exposition prolongée à de très hautes températures. Ils sont très largement utilisés pour les aubes de turbine des avions qui sont soumis à des conditions extrêmes.

Dans ce cas, le principal composant de l'alliage est le nickel (Ni). Les chercheurs européens du projet Ultmat («Ultra high temperature materials for turbines») ont étudié de nouveaux alliages à base de siliciure de molybdène (Mo) et de niobium (Nb) offrant une meilleure résistance aux fortes températures par rapport aux superalliages standard à base de nickel pour la production de moteurs d'avion et d'hélicoptères ainsi que pour les turbines au gaz au sol.

Les chercheurs ont d'abord mis au point et caractérisé plusieurs alliages en vue d'établir les mieux adaptés aux différents usages. Ils ont cherché les matériaux à même de résister à des températures de 100 à 150 degrés Celsius au-delà les limites imposées par les alliages de nickel tout en offrant une bonne ductilité et une bonne résistance mécanique, au fluage (résistance à la déformation en présence d'une charge à des températures élevées) et à l'oxydation.

Par ailleurs, puisque la clé de la commercialisation réside dans une production à grande échelle, les partenaires du projet Ultmat ont fabriqué de grandes quantités des matériaux sélectionnés à l'aide de méthodes industrielles et d'équipements standard en vue de valider l'utilité des matériaux dans l'industrie. Les alliages à base de siliciure de molybdène ont fait état de propriétés mécaniques et d'une résistance à l'oxydation satisfaisante alors que les alliages à base de siliciure de niobium se sont montrés particulièrement résistants au fluage.

Les chercheurs ont également analysé les revêtements et les techniques de dépôt pour les alliages à base de siliciure de niobium permettant une plus grande résistance à la température des composants des turbines au-delà des 800 °C. Ils ont également créé une base de données contenant les propriétés physiques, thermiques et mécaniques des alliages pour une utilisation dans les turbines à gaz.

Le projet Ultmat a permis la caractérisation précise et la définition des promesses et des restrictions associées aux alliages à base de siliciure de molybdène et de niobium pour la production des composants des turbines soumises à de très hautes températures. Les résultats de l'étude présentent un fort potentiel pour le développement à venir des composants des turbines à partir de ces matériaux. Ils devraient en effet permettre de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2 plus efficacement. Les avancées réalisées dans ce domaine permettront de renforcer la compétitivité de l'Europe sur le marché des matériaux à hautes performances tout en offrant de véritables avantages économiques et écologiques aux consommateurs.

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