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Theses Year : 2011

Design of new powder metallurgy Nickel base superalloys for turbines discs

Conception de nouveaux superalliages MdP base nickel pour disques de turbines

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Abstract

In order to upgrade the SNECMA M88 engine, new specifications were issued for the material of the parts that are currently made by forging and machining N18 superalloy, including, essentially, turbine discs. This study focuses on the development of new Nickel base polycrystalline superalloys which meet these specifications, i.e. which generally exhibit mechanical properties and microstructural stability better than that of alloy N18, in spite of a significant reduction of the γ' volume fraction. Refering to the state of the art on the specific role of each of the various alloying elements and of heat treatments on the microstructural and mechanical characteristics of the superalloys, new compositions are explored. The microstructures of these experimental alloy compositions are analysed. Tensile, creep and crack propagation tests are performed in order to compare the properties of these new alloys with those of reference, industrially used, superalloys. Among the evaluated alloys, those exhibiting a remarkable tensile and creep resistance were examined by transmission electron microscopy in order to identify the various deformation mechanisms: an interpretation of the outstanding resistance to deformation is presented.
Dans l'objectif de la modernisation du moteur M88 de la SNECMA, de nouvelles spécifications relatives au matériau des pièces qui sont actuellement forgées et usinées en superalliage N18 - notamment les disques de turbine haute pression - ont été formulées. Cette étude s'est attachée à la définition de nouveaux superalliages polycristallins à base de nickel, élaborés par métallurgie des poudres, qui répondent à ces spécifications, c'est-à-dire, globalement, qui présentent des propriétés mécaniques et une stabilité microstructurale supérieures à celles du N18 tout en diminuant sensiblement la fraction volumique de la phase durcissante γ'. En se référant aux connaissances collectées sur le rôle des différents éléments d'alliages et des traitements thermiques sur les caractéristiques microstructurales et mécaniques des superalliages, de nouvelles compositions sont proposées. Les alliages expérimentaux, élaborés selon ces compositions, sont analysés microstructuralement et testés mécaniquement en traction, en fluage et en propagation de fissure afin de comparer leurs propriétés à celles de superalliages utilisés industriellement et pris comme références. Certains des alliages testés présentant une remarquable tenue en traction et en fluage, une analyse en microscopie électronique en transmission des mécanismes de déformation a été réalisée et une interprétation de cette excellente résistance à la déformation à haute température est proposée.
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Dates and versions

pastel-00710579 , version 1 (21-06-2012)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00710579 , version 1

Cite

Isabelle Augustins-Lecallier. Conception de nouveaux superalliages MdP base nickel pour disques de turbines. Matériaux. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. Français. ⟨NNT : 2011ENMP0086⟩. ⟨pastel-00710579⟩
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