Réparation et rechargement par brasage-diffusion des alliages intermétalliques gamma TiAl au moyen de mélanges de poudres TiAl/TiCuNi : aspect microstructural et mécanique des assemblages
Résumé
L'objectif de ce travail est de déterminer les paramètres opératoires du procédé de rechargement brasage-diffusion en vue de réparer ou de recharger des pièces massives en alliages intermétalliques gamma-TiAl. Ces alliages intermétalliques à base de TiAl présentent une faible densité et constituent une nouvelle classe de matériaux structuraux qui allie à température élevée résistance et ductilité. Le rechargement brasage-diffusion (RBD) est un procédé tout désigné pour la réparation de fissures, de criques, mais aussi pour la reconstruction de zones usées ou endommagées de ces aluminiures en cours de fonctionnement. La particularité du procédé RBD réside dans le fait que le métal d'apport est constitué d'un mélange de poudres préfritté ou non. Ce mélange de poudres est constitué d'une poudre appelée métal de base, de composition proche de celle de la pièce à réparer, soit Ti-48AL-2Cr-2Nb (%at.) et d'une autre poudre dénommée fondant ou métal d'apport, Ti-15Cu-15Ni (%mass.), dont la température de fusion est inférieure à la température de frittage ou de brasage.
La première partie de la thèse a consisté dans l'étude de la réalisation de préformes frittées à partir de
mélanges de poudres TiAl/TiCuNi. Ces mélanges subissent un frittage-réactif en présence de phase
liquide et sont appelés "préfrittés" ou "préformes". Il s'agissait d'une part de comprendre et d'expliquer la formation de la microstructure de ces préformes en fonction de la température, du temps de palier isotherme et de la composition du mélange, et d'autre part de déterminer les paramètres opératoires qui
mènent à des mélanges homogènes et denses avec un retrait contrôlé.
La deuxième partie de l'étude consistait à utiliser les préformes réalisées dans les conditions optimales,
afin d'assembler par brasage-diffusion des pièces massives en TiAl. Les joints obtenus, formés d'une zone
de réaction à l'interface avec le TiAl, ont fait l'objet de caractérisations microstructurales et mécaniques. Les résultats indiquent que les joints denses avec moins de 2% de porosité et dont la microstructure est homogène, atteignent des résistances en traction à 750°C de l'ordre de 80% de celle du TiAl massif.
La première partie de la thèse a consisté dans l'étude de la réalisation de préformes frittées à partir de
mélanges de poudres TiAl/TiCuNi. Ces mélanges subissent un frittage-réactif en présence de phase
liquide et sont appelés "préfrittés" ou "préformes". Il s'agissait d'une part de comprendre et d'expliquer la formation de la microstructure de ces préformes en fonction de la température, du temps de palier isotherme et de la composition du mélange, et d'autre part de déterminer les paramètres opératoires qui
mènent à des mélanges homogènes et denses avec un retrait contrôlé.
La deuxième partie de l'étude consistait à utiliser les préformes réalisées dans les conditions optimales,
afin d'assembler par brasage-diffusion des pièces massives en TiAl. Les joints obtenus, formés d'une zone
de réaction à l'interface avec le TiAl, ont fait l'objet de caractérisations microstructurales et mécaniques. Les résultats indiquent que les joints denses avec moins de 2% de porosité et dont la microstructure est homogène, atteignent des résistances en traction à 750°C de l'ordre de 80% de celle du TiAl massif.
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