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Voeux 2013

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Voeux 2013

Pour ses voeux 2013, MINES ParisTech met à l'honneur les recherches de son centre de mise en forme des matériaux (CEMEF) autour d'un superalliage, l'Inconel 718.

Les développements récents de la simulation numérique en métallurgie intègrent une description du matériau à une échelle de plus en plus fine, ravivant ainsi l’intérêt pour les recherches dans le domaine des évolutions microstructurales (structure du matériau au niveau microscopique).

Ce travail collaboratif entre physiciens métallurgistes, modélisateurs et numériciens réalisé au CEMEF, dans le groupe Métallurgie-Structure-Rhéologie, a développé une expertise reconnue sur la scène internationale en matière d’impact des traitements thermomécaniques sur les microstructures des superalliages.

Sollicité par des industriels de l’aéronautique, le groupe a notamment concentré ses recherches autour d’un des superalliages les plus utilisés : l’Inconel 718.

L’Inconel 718, un superalliage en constant développement

Développés grâce à de nombreuses innovations dans le domaine de la chimie, de la métallurgie et des processus de fabrication, les superalliages sont des alliages métalliques présentant une excellente résistance aux phénomènes de déformation et d’endommagement à haute température, à la corrosion ou à l’oxydation. Ils sont largement utilisés dans le domaine de l’aéronautique, notamment dans les parties chaudes des turboréacteurs.

De nouvelles lois physiques pour décrire le comportement de l’inconel 718

La microstructure finale du matériau conditionne directement le comportement et les propriétés d’usage de la pièce. Les chercheurs ont étudié l’évolution de cette microstructure (notamment la taille et l’agencement des cristaux), à chaque étape de fabrication d’un disque de turbine. Grâce à ce travail d’observation et d’expérimentation, ils ont pu identifier les mécanismes d’évolution de la microstructure de l’inconel 718 lors de sa mise en forme, les modéliser et enfin les décrire par de nouvelles lois physiques. Grâce à ces lois, il devient possible de prédire la microstructure finale résultant des conditions appliquées lors de la mise en forme (température, quantité de déformation, vitesse de déformation).

Cette meilleure compréhension des phénomènes internes à la microstructure permet de proposer de nouvelles voies d’amélioration des procédés de fabrication. Les rendements des moteurs et l’économie de carburant en découlent directement, ceux-ci étant directement corrélés à la résistance des matériaux dans les zones chaudes du moteur, propriété elle-même dépendante de la microstructure.

Des perspectives industrielles enthousiasmantes

Les travaux de recherche sont loin d’êtres terminés. L’objectif des chercheurs à terme est de créer un outil de simulation numérique qui parviendra, au niveau de la microstructure, à simuler les impacts de changement de procédés sur le matériau. Le recours à un tel logiciel permettra aux industriels de limiter les essais réalisés en conditions réelles, ce qui constituera un gain non négligeable en matière de coût et de temps.

Ce travail de modélisation et de simulation prédictive des microstructures aura également vocation à être utilisé pour de nombreux autres matériaux métalliques mis en forme par voie thermomécanique.

 

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* Le CEMEF, centre de mise en forme des matériaux de MINES ParisTech est reconnu pour ses travaux menés autour de la transformation des matériaux et les procédés de fabrication.

 

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