thesis

Effet de l'adjonction de bore sur les mécanismes de frittage de poudres d'un superalliage base nickel : application aux procédés de brasage-diffusion pour le rechargement de pièces des turbines aéronautiques

Defense date:

Jan. 1, 2003

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Institution:

Poitiers

Disciplines:

Materials science and engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

This work deals with the development of new braze powders, called "monocomponent" powders, by mechanical milling. The configuration of such powders implies they are made of nickel-based superalloy particles (Astroloy), whose the surface is sown by boron. During a convenient thermal process, this adjunction of boron has to lead to the formation of a nickel-boron-cobalt eutectic liquid phase possible, thanks to rapid interdiffusion of boron, cobalt and nickel base. The aim is to obtain filler powders more homogeneous, compared to the powders at the moment used (RBD powders : blend of Astroloy and NiCoSiB powders). Then it should be possible to get a better control on the residual eutectic phase fraction, the main inconvenient of such phase being to lower local mechanical properties in repair and joining. Another economic advantage hoped with the "monocomponent" powders is the reduction of costs, made possible by the suppression of extensive NiCoSiB powders utilisation. Furthermore from a more fundamental point of view, it is interesting to study the behaviour during the sintering of "monocomponent" powders, particularly by understanding the part of boron in sintering and densification mechanisms. This approach is considered as a required way to specify conditions of self-brazing preforms production, this point is the second industrial aim of this study. The conditions of "monocomponent" powders implementation in surfacing and joining processes, which is one of the Snecma-Services important research and development field, were also studied. Joint strength of assemblies achieved by insertion of paste or self-brazing preforms has been also studied by creep tests.

Abstract FR:

Ce travail porte sur le développement de nouvelles poudres de brasage, dites "monocomposant", par broyage mécanique. La définition de telles poudres implique qu'elles soient constituées de particules de superalliage base nickel (Astroloy) présentant une surface ensemencée par du bore. Cette adjonction de bore doit permettre, lors d'un traitement thermique approprié, de fournir une phase liquide, de type eutectique Ni-B-Co, par le jeu d'une interdiffusion rapide du bore, du cobalt et de la base nickel. L'ambition est d'obtenir des poudres de rechargement beaucoup plus homogènes, comparées aux poudres actuellement en usage (poudres RBD : mélanges de poudres d'Astroloy et de NiCoSiB). Elles permettront alors d'envisager un meilleur contrôle de la fraction de la phase eutectique résiduelle, dont l'inconvénient principal est d'abaisser les propriétés mécaniques locales dans les rechargements et les assemblages. Un autre avantage économique attendu avec les poudres "monocomposant" tient à la réduction significative des coûts, rendue possible par la suppression de l'utilisation des poudres onéreuses de type NiCoSiB. D'un point de vue plus fondamental, il est par ailleurs intéressant d'étudier le comportement lors du frittage de ces poudres "monocomposant", notamment en comprenant le rôle du bore dans les mécanismes de frittage et de densification. Cette démarche est considérée comme un passage obligé afin de définir les conditions de fabrication de préformes autobrasables, ce point constituant le deuxième objectif industriel de l'étude. Les conditions de mise en œuvre de poudres "monocomposant" dans les procédés de rechargement et d'assemblage, qui constituent l'un des domaines importants de recherche et de développement de Snecma-Services, ont été également étudiées. La tenue mécanique d'assemblages obtenus par intercalation d'une pâte ou d'une préforme frittée autobrasable a été étudiée lors d'essais de fluage.