Article interactif

1 - PRINCIPALES CARACTÉRISTIQUES DE TIAL

2 - CHOIX DES NUANCES

3 - ÉLABORATION ET TRANSFORMATION

  • 3.1 - Fabrication de lingots
  • 3.2 - Moulage de précision
  • 3.3 - Forgeage
  • 3.4 - Filage
  • 3.5 - Laminage
  • 3.6 - Métallurgie des poudres

4 - PRINCIPAUX FACTEURS LIMITATIFS POUR LES PROPRIÉTÉS

  • 4.1 - Prise en compte de la texture
  • 4.2 - Contrôle de la teneur en aluminium
  • 4.3 - Prépondérance de la microstructure

5 - PROPRIÉTÉS D’USAGE

6 - ENJEUX ÉCONOMIQUES ET DOMAINES D’APPLICATIONS

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

9 - SIGLES ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : M4782 v2

Alliages intermétalliques à base de TiAl

Auteur(s) : Marc THOMAS

Relu et validé le 02 avr. 2021

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais En anglais

RÉSUMÉ

Cet article rassemble les données fondamentales pour l’utilisation d’alliages à base de TiAl, notamment leurs caractéristiques propres, les différentes compositions, les microstructures rencontrées et les procédés d’élaboration et de transformation. Suite à la description d’un certain nombre de facteurs limitatifs pour l’obtention de propriétés reproductibles, un ensemble de propriétés d’usage est passé en revue. Sont présentés ensuite les enjeux économiques et les domaines d’application.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

TiAl based intermetallic alloys

This article provides fundamental data for the use of TiAl-based alloys, which includes their own characteristics, the different compositions, the observed microstructures and the manufacturing and transformation processes. Following the description of a number of limiting factors for obtaining reproducible properties, a set of end-use properties is reviewed. The article ends with economic issues and application areas.

Auteur(s)

  • Marc THOMAS : Ingénieur chef de projet, - DMAS, ONERA, Université Paris Saclay, France

INTRODUCTION

L’émergence des alliages intermétalliques à base de TiAl trouve son origine à la fois dans la forte attractivité de ce nouveau matériau aux propriétés uniques, et dans le contexte économique et industriel de réduction des coûts. Un certain nombre de facteurs (réduction de masse, baisse de consommation de carburant, coûts de maintenance, nuisances environnementales), liés à la performance des turbomachines, justifie le fait que les constructeurs aéronautiques soient en quête de matériaux légers, mais capables de supporter des températures de fonctionnement toujours plus hautes pour un gain en puissance. Les critères de choix pour ces nouveaux matériaux sont d’une part l’évolution de la température d’entrée de turbine, et d’autre part l’évolution du rapport poussée/masse.

Un petit regard en arrière permet de se souvenir qu’à l’aube des années 1980, les progrès les plus significatifs que l’on pouvait espérer au niveau des alliages de titane conventionnels résidaient dans une optimisation incrémentale des procédés de transformation d’alliages existants. L’horizon était bouché avec ces alliages, en particulier en raison des problèmes liés à l’oxydation au-delà de 600 °C et limitant la température d’utilisation. Dans le même temps, TiAl affichait des propriétés physiques intéressantes par rapport au titane en termes de rigidité spécifique et de résistance au feu. De plus, ses propriétés statiques et cycliques s’avéraient potentiellement au moins équivalentes à celles des superalliages à base de nickel. Le développement de ces nouveaux intermétalliques ordonnés fut considéré comme très prometteur avec une capacité en température escomptée jusqu’à 850 °C. Les matériaux à base de Ti3Al ont été les premiers aluminiures de titane à être étudiés dans les années 1980, mais ils se sont avérés trop limités en résistance à l’oxydation et au fluage. Des recherches, puis le développement sur les alliages à base de TiAl, débutèrent à partir du début des années 1990 pour se poursuivre en 2020, notamment pour atteindre des températures d’utilisation plus élevées, de l’ordre de 850 °C.

L’objectif de cet article est d’apporter les connaissances de base sur les alliages intermétalliques à base de TiAl, à la fois pour le lecteur curieux souhaitant en connaître plus sur ces matériaux, et pour les techniciens et ingénieurs en quête de matériaux légers aux propriétés reproductibles pour une application à haute température. Il existe de nombreux alliages à base de TiAl avec divers éléments d’addition, comme en témoignent les centaines de brevets déposés. Malgré cette richesse, cet article espère démontrer que la composition chimique n’est peut-être pas le premier facteur qui contrôle les propriétés mécaniques de TiAl. En effet, les transformations de phase sont intrinsèquement corrélées à la chimie de ces alliages, et ce sont elles qui gouvernent la microstructure par le biais des procédés d’élaboration et des traitements thermiques. Il est donc nécessaire d’appréhender tous ces facteurs pour optimiser le niveau de performance possible. Enfin, il faut également conserver un regard critique sur les aspects technico-économiques pour le choix des filières les plus adaptées et des meilleurs alliages.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles et des sigles utilisés.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

microstructure   |   processing   |   mechanical properties   |   applications

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-m4782


Cet article fait partie de l’offre

Étude et propriétés des métaux

(199 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Version en anglais En anglais

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Étude et propriétés des métaux

(199 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DIMIDUK (D.M.), McQUAY (P.A.), KIM (Y-W.) -   Gamma Alloy Technology 1999, Titanium ’99 : Science and Technology.  -  Proceedings de 9th World Conference on Titanium, p. 259 (1999).

  • (2) - McCULLOUGH (C.), VALENCIA (J.J.), LEVI (C.G.), MEHRABIAN (R.) -   Phase equilibria and solidification in Ti-Al alloys.  -  Acta Materialia, 37, p. 1321 (1989).

  • (3) - DENQUIN (A.) -   Étude des transformations de phase et approche du comportement mécanique des alliages biphasés à base de TiAl : une contribution au développement de nouveaux alliages intermétalliques.  -  Thèse de Doctorat de l’Université des Sciences et Technologies de Lille (1994).

  • (4) - ZGHAL (S.) -   Contribution à l’étude de la microstructure et de la déformation plastique des alliages TiAl lamellaires.  -  Thèse de doctorat de l’Université Paul Sabatier de Toulouse (1997).

  • (5) - HUANG (S.-C.) -   Alloying considerations in Gamma-Based Alloys.  -  Structural...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Étude et propriétés des métaux

(199 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Étude et propriétés des métaux

(199 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS