Brevet FR2027629A1 — publié le 19701002

Les améliorations concernant les alliages à base de nickel du type parfois dénommé "superalliages" englobaient la mise au point de certains superalliages renforcés par dispersion d'oxyde. Une des premières formes signalées de ces alliages 5 est parfois dénommée "alliage TD au nickel pour hautes températures". Dans cet alliage, une faible proportion de thorine est dispersée dans le nickel pour améliorer ses caractéristiques aux températures élevées. Un autre alliage à base de nickel renforcé par dispersion 10 de thorine contient environ 20% de chrome associé au nickel» Ce type d'alliage est parfois dénommé "alliage TD au nickel-chrome"„ Ce genre d'alliage a des caractéristiques un peu différentes de celles de l'alliage TD au nickel, une résistance mécanique plus élevée aux températures intermédiaires ainsi qu'une résistance 15 améliorée à l'oxydation. Quand on l'utilise dans un ensemble à assembler par brasure il est avantageux de braser les pièces à assembler à une température inférieure à celle qui influerait sur les caractéristiques mécaniques de l'alliage de manière à nuire à son application envisagée. 20 L'invention a pour objets : principalement un alliage pour brasure amélioré pour assembler par brasage des superalliages à base de nickel renforcés par dispersion d'oxyde à une température inférieure à environ 1 260°C; un alliage pour brasure amélioré de ce genre, à base de nickel et caractérisé 25 par un dosage soigneusement choisi des éléments Mo et Pe dans une matrice de nickel-chrome-silicium en l'absence d'éléments érosifs. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée et des 350 exemples qui vont suivre. Les objectifs ci-dessus peuvent être atteints par la réalisation d'un alliage pour brasure à base de nickel avec un rapport Fe/Mo égal ou supérieur à 2/1 environ. Plus particulièrement, une forme de l'alliage pour brasure selon l'invention 35 contient essentiellement, en poids, 6 à 11# de silicium, 18 à 22% de chrome, 8 à 11% de molybdène, 19 à 22% Pe, le reste étant essentiellement du nickel et des impuretés accidentelles, avec 2% de cobalt au maximum. Cet alliage est de pLus caractérisé par 69 33682 2 2027629 l'absence quasi totale de bore et de palladium et la suppression du tungstène» Dans l'alliage selon l'invention, le fer élémentaire est inclus sous forme de combinaison avec le silicium en parti-5 culier pour ajuster les caractéristiques de fusion» Toutefois, le fer est inclus dans l'alliage selon l'invention en particulier sous forme de solution solide remplaçant des éléments tels que le cobalt qui peuvent être tolérés en proportion importante dans certains alliages pour brasure, mais non dans l'alliage 10 selon l'invention. L'élément associé au fer pour régler les caractéristiques de fusion est le silicium. Cependant, bien que des proportions importantes de silicium puissent avoir une action érosive secondaire au cours du brasage, on a observé qu'on peut employer 15 jusqu'à 11% de silicium dans le dosage méticuleux des éléments selon l'invention. Le bore et le palladium élémentaire, figurant parfois dans d'autres alliages pour ajuster la température de fusion, ne figurent pas dans l'alliage selon l'invention à cause de leur 20 réaction érosive sur les alliages à base de nickel renforcés par dispersion d'oxyde. De plus, le bore forme un eutectique à bas point de fusion, environ 955°C, avec le nickel, température trop basse pour la gamme d'utilisation prévue pour l'alliage TD au nickel-chrome. 25 Du chrome figure dans une proportion comprise entre 18 et 2.2% en poids dans l'alliage équilibré selon l'invention, pour le rendre résistant à l'oxydation. On a observé qu'au-dessous de 18$ de chrome, l'alliage a une résistance assez médiocre à l'oxydation; au-dessus de 22% de chrome, les températures de 30 brasage deviennent exagérément élevées. En ce qui concerne l'inclusion du molybdène, des proportions inférieures à Q% entraînent une faible stabilité à long terme. De plus, l'inclusion du molybdène à des teneurs supérieures à 11%, seul ou avec du tungstène, conduit à des températures de brasage exagérément 35 élevées. Les alliages figurant sur le tableau.I ci-après sont représentatifs des types d'alliage qui ont été préparés et essayés au cours de l'étude de la présente invention. Ces alliages 69 33682 3 2027629 sont fondus dans une atmosphère de gaz inerte, ensuite sont coulés, puis pulvérisés avant d'être étudiés en tant qu'alliages pour brasure. TABLEAU I 5 COMPOSITIONS DES ALLIAGES (nominale, % en poids), le reste étant du nickel et des impuretés accidentelles , Exemple Si Mo Çr Fe Ço W 1 10 9 20 21 2 6 9 21 20 3 4 9 22 22 1,5 4 4 25 16 5 5 10 19 Les exemples 1 et 2 du tableau 1 ci-dessus caractéristiques des alliages dans le cadre de la présente invention. On a trouvé que ces alliages et d'autres dans le cadre de l'invention sont utilisables comme alliages pour brasure à des températures inférieures à 1 260°C. On a constaté que l'utilisation d'un alliage pour 20 brasure comme ceux des exemples 3 à 5 du tableau I pour assembler des pièces en alliage TD au nickel-chrome provoque une forte oxydation intérieure préférentielle aux interfaces de l'assemblage, par exemple après 400 h d'exposition à l'air à 982°C. On n'a pas observé ce genre d'oxydation intérieure au 25 cours des essais des alliages selon la présente invention, par exemple des alliages 1 et 2 du tableau I. En général, l'alliage selon l'invention améliore la résistance à l'oxydation d'une telle brasure et empêche l'agglomération de la thorine entre 982 et 1 205°C. 30 Les essais de l'alliage selon l'invention englobaient l'essai au cisaillement d'éprouvettes pour essais de cisaillement brasés par recouvrement de 1,52 mm d'épaisseur en alliage TD-Ni-20#-Cr. Le recouvrement était d'environ 0,3 mm avec un intervalle de 0,13 mm. Les résultats du tableau II sont repré-35 sentatifs de ceux obtenus. 69 33682 4 2027629 TABLEAU II CARACTERISTIQUES MOYENNES à 982°C. DE RESISTANCE MECANIQUE Exemple Charge à la rupture en kg 1 sêLcn l'invention 224 3 191 1G 4 163 Résistance observée au cisaillement (kg/ cm**) 534 478 365 Sollicitation du métal de base à la rup-ture (kg/cpS) 1 216 984 851 Comme l'indiquent ces résultats, l'alliage selon l'invention de l'exemple 1 est nettement supérieur aux alliages des exemples 3 et 4. A propos de l'exemple 3, il est à noter que, bien que le silicium y figure normalement à cause de son 15 action sur la température de fusion, il a une action importante sur la résistance méoanlque pour la composition particulière de l'alliage selon l'invention. En oe qui concerne l'exemple 4, la proportion assez faible de silicium associé avec plus de trois fois son poids (en pourcentage) de l'ensemble de Mo et W, en 20 l'absence de fer, non seulement élève considérablement la température de fusion de l'alliage, mais aussi conduit à des brasures nettement moins résistantes que celles obtenues par l'utilisation de l'alliage selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux 25 exemples décrits, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on sorte pour cela de son cadre. 69 33682 5 2027629 REVENDICATIONS 1. Alliage pour brasure à base de nickel constitué essentiellement, en poids, par : 6 à 11# Si; 18 à 22#. Cr; 8 à 11# Mo; 19 à 22# Fe; le reste étant principalement constitué par du nickel et des impuretés accidentelles avec au maximum 2# de cobalt; 5 l'alliage est, de plus, caractérisé par l'absence quasi totale de bore et de palladium. 2. Alliage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il contient : 6 à 7# Si; 8 à 10# Mo; 20 à 22# Cr. 35. Alliage selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 qu'il contient : 9 à 11# Si; 8 à 9# Mo; 19 à 22# Cr.