Cibles en alliage MCrAlY dans les revêtements aérospatiaux

Introduction

Les alliages MCrAlY sont utilisés depuis des années dans l'aérospatiale pour améliorer les performances des composants et des structures des moteurs. Ils présentent une résistance élevée à l'oxydation et à la corrosion. Les moteurs et les pales de turbine plus anciens utilisent des revêtements à base de ces alliages. Je vais vous décrire étape par étape ce que sont ces alliages, comment ils sont fabriqués, quelles sont leurs principales propriétés et où vous pouvez les utiliser dans les revêtements aérospatiaux.

Composition et classification des alliages MCrAlY

Les alliagesMCrAlY comprennent un métal de base auquel sont ajoutés du chrome, de l'aluminium et de l'yttrium. "M" signifie des métaux comme le nickel ou le cobalt. Tous ces éléments ont une fonction spécifique. Le chrome protège contre la corrosion. L'aluminium forme des oxydes protecteurs lorsqu'il est exposé à la chaleur. L'yttrium augmente la stabilité de la couche d'oxyde. Il existe différentes formes d'alliages en fonction de la composition de ces éléments. D'autres incorporent d'autres éléments pour certaines utilisations. Le choix dépend de la forme d'air ou de carburant utilisée dans le système, des conditions de fonctionnement et des niveaux de contrainte attendus.

Propriétés pertinentes pour les applications aérospatiales

Les principales propriétés de ces alliages sont bien adaptées aux environnements extrêmes de l'aérospatiale.

Ils résistent à l'oxydation à 1100°C dans la plupart des cas. Leur microstructure leur confère une très bonne résistance à la corrosion et à la fatigue thermique. Par exemple, les pales de turbine revêtues de matériaux MCrAlY présentent une plus grande stabilité dans les cycles de vol. Dans des conditions de laboratoire, ces revêtements ont montré une dégradation négligeable à la suite de cycles thermiques rapides de chauffage et de refroidissement. Les alliages ont également de bonnes propriétés d'adhérence lorsqu'ils sont revêtus sur des surfaces métalliques. Ces propriétés sont essentielles pour les pièces qui fonctionnent dans des conditions de moteur et sous des charges mécaniques variables.

Techniques de dépôt par pulvérisation cathodique et par projection thermique

Il existe deux méthodes générales pour déposer les alliages sous forme de revêtements : la pulvérisation cathodique et le dépôt par pulvérisation thermique.

La pulvérisation est une méthode sous vide utilisée pour produire des films extrêmement fins et plats sur des surfaces. J'ai vu des revêtements déposés par pulvérisation cathodique sur des pièces sensibles où la précision est une priorité absolue. Le dépôt par pulvérisation thermique est un procédé plus puissant dans lequel des particules fondues ou à moitié fondues sont pulvérisées sur la surface. Ce procédé génère des revêtements plus épais. Dans la plupart des cas, les revêtements par pulvérisation thermique ont tendance à être appliqués sur des pièces de moteur pour des raisons de robustesse. Les deux procédés nécessitent un contrôle précis des paramètres afin d'obtenir des performances maximales des cibles en alliage MCrAlY.

Applications dans les systèmes de revêtement aérospatiaux

Dans l'aérospatiale, les systèmes de revêtement doivent résister aux conditions chaudes et corrosives.

Les revêtements MCrAlY sont généralement appliqués sur les aubes de turbines, les systèmes d'échappement et d'autres pièces de moteurs à haute température. Un exemple typique cité est celui de l'application des revêtements sur des turbines à gaz. Les essais en laboratoire ont montré que les composants dotés de ces revêtements s'usent moins vite et nécessitent moins d'entretien. Cette fiabilité est l'une des raisons pour lesquelles les fabricants de moteurs continuent d'investir dans des systèmes de revêtement sophistiqués basés sur des cibles MCrAlY.

Avantages de l'utilisation de cibles en alliage MCrAlY

Les avantages de l'utilisation de cibles en alliage MCrAlY sont évidents.

Les revêtements prolongent la durée de vie des composants critiques en réduisant l'oxydation et la corrosion. Ils peuvent supporter des températures élevées avec une modification minimale de leur structure. Cela permet d'améliorer les performances et de réduire les temps d'arrêt des systèmes aérospatiaux. En outre, l'uniformité des revêtements obtenus par pulvérisation cathodique ou par projection thermique réduit les contraintes exercées sur les composants, ce qui diminue les coûts d'entretien. Après de nombreuses années de service, j'ai conclu que l'application de ces cibles aux systèmes de revêtement est un investissement rentable pour la fiabilité à long terme.

Conclusion

Les cibles en alliage MCrAlY sont essentielles pour les revêtements de l'aérospatiale actuelle.

Leur composition bien équilibrée et leur résistance aux conditions difficiles conviennent parfaitement au revêtement des composants des moteurs. Les méthodes de dépôt offrent une grande souplesse dans le revêtement et permettent d'améliorer les performances. Le secteur aérospatial est récompensé par une plus longue durée de vie des pièces et une plus grande fiabilité grâce à l'utilisation de ces cibles d'alliage. Ayant travaillé dans ce domaine pendant plusieurs décennies, je peux attester que les alliages MCrAlY ont acquis une réputation de performance et de durabilité exceptionnelles dans les environnements les plus hostiles.

Questions fréquemment posées

F : Sur quoi les revêtements d'alliages MCrAlY sont-ils utilisés ?

Q : Ils sont utilisés sur les pièces de moteur, les aubes de turbine et les composants d'échappement pour repousser les températures élevées.

F : À quoi sert l'yttrium dans ces alliages ?

Q : L'yttrium stabilise la couche d'oxyde protectrice à la surface de l'alliage lors de l'exposition à des températures élevées.

F : Quelle est la méthode de dépôt des revêtements de MCrAlY ?

Q : Ils sont déposés par pulvérisation cathodique ou thermique pour former une couche homogène.