Brevet FR2051733A1 — publié le 19710409

t 2051733 La présente invention concerne un procédé de coulée et s'étend aux produits obtenus à 111 aide de ce procédé. Il est connu que, lorsqu'on verse un 5 alliage fondu dans un moule pour le laisser se solidifier, l'homogénéité qui Caractérisé généralement l'état liquide se perd à l'état solidej, dans une certaine mesure. Même lorsqul'on néglige des inci-dents aussi évidents que l'inclusion de produits contaminants au cours de la coulée, la formation de pores, d'éléments déjà solidi-10 fiés, ou analogues et en supposant l'utilisation des dernières techniques de coulée, l'alliage coulé est toujours caractérisé par une macro et micro-ségrégation qui est inhérente au processus de refroidissement» lorsque le produit coulé est une billette ou pré=> sente une forme analogue, qu'il faut ensuite travailler plastique-15 ment et homogénéiser, des ségrégations dûes au refroidissement ne sont pas trop importantes puisque l'homogénéisation au cours du traitement ultérieur tend à réduire cette ségrégation dùe au refroidissement. Mais lorsqu'on veut utiliser le produit coulé tel quel c5est-à-dire sans le travailler plastiquement après la solidifica-20 tion, la ségrégation dÛe au refroidissement est très importante car seules des techniques d'homogénéisation thermique sont capables de réduire cette ségrégation. Dans le cas d'alliages du type utilisé pour des produits coulés servant dans des moteurs à turbine 25 à gaz, dans les plages de haute température, la ségrégation produite par le refroidissement soulève un problème très grave. De façon générale, de tels alliages contiennent une quantité importante de nickel des quantités plus faibles de chrome de cobalt, d* aluminium et de titane, et de faibles quantités de molybdène, de tungstène, 30 de columbium, . de vanadium," de tantale, et enfin des quantités encore plus faibles de carbone et de zireonium, et généralement de très faibles quantités de bore. Du point de vue physique, l'alliage refroidi comporte une phase matrice, une ou plusieurs phases carbures dispersées dans cette phase matrice, un précipité gamma-prime, et 35 une phase eutectique inter-métallique (STi^ Alïi) appelée phase eu-tectique gamma-prime. Cette dernière phase est également dispersée dans la matrice en une quantité telle qu.' elle se forme directement lors de la solidification de laalliage ou à une température immédiatement en-dessous de celle de la solidification et ne peut plus 40 se dissoudre complètement dans la ma.trice solide. 70 25890 2 2051733 D°après ce qui précède à propos des produits coulés utilisés dans l'étage de température élevée d'une turbine à gaz, on, voit que la ségrégation dûe au refroidissement est susceptible de prendre diverses formes. Par exemple, diverses 5 parties de la matrice peuvent avoir des compositions différentes. Les carbures peuvent se réunir à des endroits préférentiels de la matrice, en général aux limites des grains On a constaté dans les produits de 20 coulée servant comme organes de turbines à gaz dans les étages de haute températures, que les caractéristiques, métalliques des produits coulésj, aux diverses températures, dépendent très largement des taux de refroidissement dans deux intervalles de température conti-gus. Pour obtenir à la température élevée, environ 982°C, des carac-25 téristiques mécaniques optimales, il est souhaitable que les produits coulés se refroidissent rapidement dans la plage de 1204°C à 982°C. Pour obtenir des caractéristiques mécaniques optimales à 760°Cf il est souhaitable què le produit de coulée se refroidisse relativement lentement aux environs de 1316°C0 II est évident que, sans une ins-30 tallation très perfectionnée et très onéreuse, il est très difficile de satisfaire à ces conditions» Une complication liée aux tentatives de réduction des effets défavorables des taux de refroidissement inadéquats réside dans le fait que les produits de coulée suscep~ 35 tibles de convenir comme organes pour l'étage haute température de turbine à gaz n'ont en général pas une forme simple» Lorsqu'on coule une barre destinée aux essais constituée, d'une partie cylindrique ou conique, la coulée se faisant dans une coquille de moulage de précisions la section transversale ronde par rapport à son axe 40 longitudinale tend à garantir que le gradient de température dans 70 25890 3 2051733 n*importe quelle directionradiale est essentiellement identique au gradient de température dans n'importe quelle autre direction radiale, au cours et après la solidification» Au contraire, dans le cas d'ailettes de turbine coulées dans lesquelles la section ferans-5 versale de la zone normale à Ie axe longitudinal est très asymétri-que par rapport à tout point de symétrie possible, les gradients de température dans les diverses directions de la section sont très différents. Ainsi, il est clair que dans la pratique, les produits de coulée susceptibles de convenir pour les étages de haute tempéra-10 ture de turbines à gaz ne peuvent pas se fabriquer dans des conditions qui rendent maximales les caractéristiques mécaniques à la fois,760°C à 982°C en tout point du produit coulé. Cependant,, il est directement possible de couler et de refroidir dans des conditions qui tendent à maximiser les caractéristiques mécaniques à 15 982°C. Dans les procédés, de l'art antérieur;, on obtient souvent des produits de coulée qui ne satisfont pas aux indications précédentes pour un pourcentage de fluage préalable à 7600Co la présente invention a pour but de créer un nouveau procédé de coulée et des produits de coulée 20 ayant d'excellentes caractéristiques mécaniques à la fois à 982° et à 760°C. L'invention s'étend également aux produits de coulée obtenus à l'aide du procédé tel que décrit. Le procédé de l'invention permet 25 de réduire la ségrégation produite au cours du refroidissement, et d'obtenir des produits de coulée caractérisés par une très grande uniformité de la structure métallographique de base» La procédé de la présente invention est caractérisé en ce qu'on coule un alliage à base de nickel 30 et contenant du chrome, ayant à l'état solidifié une phase de matrice gamma, une phase de carbure dispersée dans cette matrice un précipité gamma prime et une phase eutectique gamma prime essentiellement non soluble, dispersée dans cette matrice, et contenant environ 0,5 % à 5 f<> en poids de hafnium, à l'état fondu, dans un mou-35 le ayant la forme définitive du produit a obtenir, on laisse solidifier et refroidir cette coulée dans le moule à un taux de refroidissement rapide dans la plage de 1204°C à 1010°C de manière à rendre maximale les caractéristiques mécaniques aussi bien à la température maximale de 982°C qu'aux températures intermédiaires de l'or-40 dre de 760°C. 70 25890 4 2051733 Il est avantageux que la fusion, la coulée et la solidification s'effectuent sous un vide très poussé» De plus ,pour rendre maximales les conditions qui tendent à assurer au produit coulé obtenu de bonnes caractéristiques mécaniques à 5 980°C, il est avantageux de refroidir rapidement la eoulée entre 1204°C et 1010°C. Le procédé selon la présente invention combine des opérations de traitement et l'addition de quantités critiques d'alliage au hafnium à base de nickel. Cela se tra-10 duit par une coulée qui présente non seulement d'excellentes caractéristiques mécaniques à 982°C, mais également d'excellentes caractéristiques mécaniques à des températures intermédiaires de l'ordre de 760°C. La description ci-après se rapporte 15 à des exemples avec référence aux dessins annexés dans lesquels s •= la figure 1 représente une série de graphiques montrant les caractéristiques mécaniques et les coefficients de refroidissement de la coulée dans les plages de températures choisies. 20 - les figures 2 à 13 représentent une série de reproductions de microphotographies de divers endroits dans les sections de lames de turbine coulées. Il y a certaines difficultés d'ordre pratique pour démontrer les avantages du procédé selon la pré-25 sente invention lorsqu'on applique ce procédé à la coulée d'éléments de turbines à gaz de l'étage haute température, car beaucoup de ces organes ont une structure complexe pour l'écoulement d'air et ne sont pas susceptibles de constituer plus d'un spécimen d'essai par coulée. Ainsi, il est difficile sinon impossible de prouver 30 directement l'efficacité de l'invention à l'aide de produits coulés. Pour cette raison, cette démonstration a été faite à l'aide de spécimens en alliage, coulés aux dimensions et refroidis à divers taux sur des plages de 1(ordre de 1316°C à 1204°C et 1204°C à 982°C, pour montrer l'efficacité du procédé de l'invention. 35 II est important de remarquer ce pendant que les caractéristiques mécaniques que possèdent des spécimens d'essai coulés aux dimensions ne sont pas représentatifs des caractéristiques mécaniques d'organes de turbin^à gaz, d'étage de haute température. Bien plus, de tels échantillons, coulés aux di-40 mensions, traduisent uniquement les caractéristiques mécaniques des 70 25890 5 2051733 parties du produit coulé qui sont soumises au même traitement de refroidissement que l'échantillon» Un produit de coulée réelle présenterait un certain nombre de caractéristiques dépendant de l'endroit où a été pris l'échantillon d'essai» Ainsig l'un des facteurs 5 les plus importants dont il faut tenir compte lorsqu'on considère les résultats des essais tels que présentés est la dimension relative des plages des coefficients de refroidissement que l'on peut utiliser pour obtenir des caractéristiques mécaniques acceptables lors de la coulée» Un avantage principal du procédé selon la présen-10 te invention est que des plages relativement larges de taux de refroidissement donnent des caractéristiques mécaniques acceptables entre. 980°C et 760°C„ Ainsi les produits de coulée obtenus par le procédé selon l'invention contiennent des quantités plus importantes d'alliage conditionné thermiquement pour donner de bonnes carac-15 téristiques mécaniques à.la fois 982°0 et 760°CS ce que l'on n'obtenait pas dans les produits de coulée fabriqués selon les procédés de l'art antérieur» la comparaison du procédé selon l'invention et des procédés de l'art antérieur est représentée dans 20 la figure I des dessinss sous forme de quatre graphiques» Les deux graphiques supérieurs représentent l'art antérieur et les deux graphiques inférieurs concernent le procédé selon l'invention» Les données sur lesquelles sont fondés ces graphiques ont été obtenues à partir d'une série de barres d5essaie, coulées aux dimensionsj, et 25 soumises aux divers taux de refroidissement couvrant l'ensemble des taux de refroidissement que l'on rencontre normalement dans le cas de lames de turbines à gaz d'étage haute température^ ayant la forme aérodynamique . Les barres d'essai représentent des coefficients de refroidissement relatifs qui ont été essayés à la rupture à 982°0 30 sous des charges de 2040 kg/cm et pour un pourcentage de fluage préalable supérieur à une heure avant la rupture & 760°C sous une charge de 6600 kg/cm , Les alliages utilisés pour ces résultats représentés dans les deux paires de graphiques étaient des alliages à base de nickel identiquess contenant une phase gamma prime eutecti-35 ques à l'exception que selon la présente invention l'alliage utilisé pour obtenir les données du graphique inférieur contenait environ tp5 f<> de hafnium» Les graphiques B et D de la figure t montrent que la rupture à la tension à 982°C laisse le métal de 40 coulée pratiquement inchangé par l'utilisation du procédé selon 70 25890 2051733 l'invention. Lorsque le taux de refroidissement est faible entre 1204°C et 1010°C, la rupture du métal coulé à 982°C sous des tensions élevées est relativement faible» Lorsque le taux de refroidissement est rapide dans cette plage, la rupture est relativement 5 bonne.. Le minimum de plages acceptables de taux de refroidissement est fixé par des estimations pratiques pour obtenir une rupture minimale acceptable à 982°C, et celle-ci est la même dans les deux graphiques. De façon générale, la courbe est la même dans les deux graphiques B et D, à l'exception du fait que la courbe du graphique 10 D (provenant d'échantillons d'alliages contenant du hafnium) est moins distincte, ce qui montre les possibilités offertes par le procédé selon l'invention pour rendre légèrement plus étroite la plage de taux de refroidissement donnant de bonnes caractéristiques de rupture à la tension à 982°C. Ce léger rétrécissement n'a pas d'im-15 portance pratique réelle, puisque les taux de refroidissement que l'on obtient en pratique sont indiqués par les rectangles hachurés de la figure 1 et se trouvent très largement à l'intérieur de la plage des taux de refroidissement» La courbe représentant le pourcen-20 tage de fluage préalable est différente. Dans le cas du graphite A (fondé sur un alliage ne contenant pas de hafnium) la courbe représentant le pourcentage de fluage préalable présente un pourcentage élevé pour un taux de refroidissement faible dans la plage de 1204°C à 10t0°C,, Pour des taux de refroidissement très rapid© le pourcentage 25 de fluage préalable est très faible et n'est pas acceptable. Le maximum des plages acceptables de taux de refroidissement est déterminé par une appréciation pratique sous la forme d'un pourcentage minimum acceptable de fluage préalable. Dans le graphique C (fondé sur des échantillons d'alliages contenant du hafnium) la courbe repré-30 tant le pourcentage de fluage préalable n'indique pas seulement une valeur plus élevée à des taux de refroidissement très faibles, mais également une différence dans la pente, telle que, même pour des taux de refroidissement très rapides, le pourcentage de fluage reste toujours au-dessus d'un niveau acceptable. Le rectangle hachurés 35 dans les graphiques A et C montrent la plage de taux de refroidissement que 1'on rencontre normalement lors du refroidissement des lames de turbines à gaz, coulées entre 1316°C- et 1204°C. Dans le pro- . cédé selon l'invention cette plage de taux de refroidissement pratique se situe entièrement dans la plage acceptable de taux de re-40 froidissement. Par contre, dans les procédés selon l'art antérieur, 70 25890 7 2051733 la plage acceptable de taux de refroidissement rencontre presque la plage des taux de refroidissement existant en pratique. Le résultat de ces phénomènes, directement applicable à la coulée selon le procédé de 1®invention, 5 se traduit par une grande proportion de métal, par exemple dans les produits coulés constituant les lames de turbines à gaz, et qui ont été soumis à un traitement thermique susceptible de créer des caractéristiques mécaniques acceptables à la fois à 982°C et 760°C. Contrairement aux procédés de ls art antérieur, uniquement une fai-10 ble quantité de métal ayant subi un traitement thermique se situant dans les plages étroites acceptables des taux de refroidissement, présente des caractéristiques mécaniques acceptables à la fois à 982°C et 760°C. Il est à noter que les graphiques 15 de la figure 1 , quoiqu' obtenus sur des résultats expérimentaux traités mathématiquement, sont plutôt schématiques que précis et exacts. Les taux de refroidissement relatifs ont été expérimentés par des grandeurs sans dimensions qui ont été obtenues à partir de taux de refroidissement calculés théoriquement, identiques numéri-20 quement, et exprimés en degrés centigrades par seconde. Le but des graphiques A à D de la figure 1 est de montrer la tendance reposant sur les taux de refroidissement relatifs plutôt que de prévoir des résultats spécifiques qu'il faut obtenir pour des caractéristiques mécaniques spécifiques avec des taux de refroidissement particu-25 liers. Pour cette raison, les valeurs spécifiques des caractéristiques mécaniques n'ont pas été utilisées. On a préféré utiliser seulement des échelles linéaires comme représenté. Un autre élément tendant à interdis l'utilisation de la figure 1 comme outil de travail précis . est ia probabilité que, pour tout incrément de temps 30 au cours du refroidissement de la coulée, tout point de cette coulée sera redroidi à un taux différent de tous les autres points. En calculant les taux de refroidissement, une moitié d'une section caractéristique d'une lame de turbine a été divisée en'quelques 45 noeuds avec 138 autres noeuds 35 utilisés pour caractériser l'environnement réfraçtaire et les limites. Ce qui a été calculé est représenté dans la figure 1 comme plage de taux de refroidissement sur les plages moyennes de taux refroidissement dans les deux plages de température des trois secteurs représentant le métal à partir du bord antérieur, du bord ar-40 rière et du centre de la lame de turbine. Ces taux moyens sont représentés dans le tableau N°1 . 70 25890 8 2051733 Tableau I Vitesse de refroidissement Plage de température Bord antérieur Centre Bord arrière 1316°C - 1204°C 13,3°C/seconde 13,4°C/seconde 6,65°C/seconde 5 1204°C » 1010°C 3,22°C/seconde 3,87°C/seconde3,82°C/seconde Les spécialistes remarqueraient que les taux représentés dans le tableau sont eux-mêmes des taux moyens de plage de température ainsi que des taux moyens de refroidissement du métal dans chacune des trois sections choisies. Ainsi, 10 alors que les valeurs indiquées par la figure 1 sont précises et réelles en tant que tendances, la figure 1 ne peut pas servir pour préciser les caractéristiques dans n'importe quel volume particulier de métal de coulée. Les produits de coulée selon la pré-15 sente invention sont essentiellement caractérisés par l'uniformité de la structure métallographique de base dans toutes les sections et même dans les sections telles que celles coupées transversalement dans la feuille de l'ailette aérodynamique» Danscet ordre d'idées, on pense que les caractéristiques métallographiques de base allient 20 la relation des carbures et de la phase gamma prime à la structure granulaire. La forme particulière sous laquelle se présente la phase gamma prime dans la structure granulaire n'est pas particulièrement uniforme sur toute la section transversale de l'ailette, mais ce facteur de non uniformité ne semble pas être défavorable. 25 Les figures 2 à 13 sont des microphotographies d'éléments représentés dans le tableau H° II. Tableau II Figure ÏT° Zone de l'ailette alliages Conforme à l'in vention 2 bord arrière A non 3 centre A non 4 bord antérieur A non 5 bord arrière A + 1,5 fo Hf oui 6 centre A + 1,5 % Hf oui 7 bord antérieur A + 1,5 1o Hf oui 8 bord arrière B non 9 centre B non 10 bord antérieur B non 11 bord arrière B + V5 % Hf oui 70 25890 3 2051733 Figure N"0 12 13 5 la composition des alliages A et B sera décrite ci-après. Dans chaque cas de coulée selon 1'inventions, tel que représenté dans les dessins, la structure granulai= 10 re de base de l'alliage coulé ne s'aperçoit pas immédiatement. Cela est dû au carbure qui, dans les coulées selon l'art antérieur, se forme de préférence aux limites des grains, alors que, dans ce casj, ils sent éparpillés dans toute la structure granulaire des produits coulés et ne soulignent pas ainsi les limites des grains. 15 De plus, les enveloppes gamma prime qui peuvent se former aux li-mites des grains dans les produits coulés selon l'art antérieur n'existent pas dans les produits coulés selon 1"invention.!'absence d'enveloppes gamma prime entourant des carbures discrets et allongés est un fait important, car ces enveloppes tendent à créer dans les 20 produits coulés des zônes qui sont sensibles au cisaillement à des températures intermédiaires de l'ordre de ?6Q0C9 notamment après que le produit a été soumis pendant un certain temps à des températures élevées suffisant à induire la diffusion du carbone dans le produit. 25 Quand aux produits que l'on peut obtenir selon le procédé de la présente invention, il. s'agit d'éléments de turbin®à gaz à haute température tels que des ailettes de turbine, des vannes, des rotors de turbine, coulés en une seule pièce et des-vannes directrices de buses, ainsi qu'en générale des 30 produits coulés ayant un certain, nombre de points susceptibles de se refroidir après solidification à des taux différents dans deux plages de températures de 1316°C à 1204°C et 1204°C à 1010°C, ces produits étant réalisés à l'aide d'alliages à base de nickel, contenant du chrome dans leur forme initiale,, ayant des caractéristi-35 ques de résistance et de ductilité acceptables du point de vue commercial, ces alliages étant modifiés par l'inclusion d'au.moins 0,5 $ à environ .5 en poids de hafnium dans leur composition. Le hafnium utilisé dans la présente invention peut être introduit dans l'alliage de coulée sous forme 40 de produit de remplacement pour un pourcentage pondéral identique Tableau II (suite} Zone de l'ailette alliages conforme à l'invention bord arrière B + 1,5 % Hf oui bord antérieur B + 1,5 % Hf * oui 70 25890 10 2051733 de îiickelj, de tantales,, ou parfois d "autres produits réfractaires. De façon généralef lorsque le hafnium remplace les éléments tels que du tantale dans un alliage, il est à prévoir que les caractéristi- i ques de résistance de l'alliage de base ne seront pas modifiées 5 considérablement, mais que la ductilité sera augmentée notablement. Lorsque le hafnium remplace des éléments d'alliage tels que le nickel, les caractéristiques de ductilité de l'alliage sont notablement augmentées5 en même temps qu'il est possible que les caractéristiques de résistance de l'alliage de base soient également amé-10 liorées. Le procédé selon la présente invention peut s'appliquer pour des coulées utilisant des produits de récupération c'est-à-dire des alliages des produits de coulée refondus. Lorsqu'on modifie ces coulées pour qu'elles contiennent envi-15 ron 0S5 i° de hafnium conformément au procédé de l'invention, on a trouvé que l'on obtient des produits dont la qualité est au moins équivalente à celle des produits obtenus à l'aide des coulées initiales. On n'a pas encore trouvé l'explication complète de ce phénomènes mais on pense que l'utilisation de la récupération in-20 troduit certains types d'impuretés indésirables dans le métal, en des quantités très faibles non décelables par l'analyse. Apparemment p le hafnium aaLors la faculté de se combiner avec ces 4jnpure-tés et de les éliminer efficacement ou de modifier l'équilibre métallurgique des alliages de telle façon que ces alliages soient 25 moins sensibles aux impuretés. Le tableau III indique la composition chimique en pourcentage pondéraux de certains de ces alliages à base de nickel conformes à la présente invention. Tableau III A B 0 D E JL 0 0.15 0.10 0.15 0.12 0.18 0.05 Or 9.0 8.0 9.0 12.5 10.0 12.0 Go 10.0 10.0 10.0 - 15.0 =» W 10.0 -, 12.5 = = - Mo 2.5 6.0 = 4.2 3.0 4.5 Ta 1.5 4.25 - = = - Ti 1.5 1.0 2o0 0„8 4.7 . 0.6 Al 5.5 6.0 5.0 6.1 5.5 5.9 B 0.015 0.015 0.015 0.012 0.014 0„01 Zr 0.05 0.10 0.05 0.10 0.06 0.10 70 25890 n 2051733 Tableau III (suite) A B G D E g Cb - - 1.0 2„0 = 2.0 V = -, - 1 o0 • - 5 Ni Comp o Comp. Gomp. Gomp. Comp. Comp. Dans les compositions précédentes le nickel entre à titre de complément pondéral. Il est à remarquer que les composi- -tions indiquées dans le tableau U° III sont des compositions nomi-10 nales et qje 3epourcentage de chaque élément de la composition peut varier de plus ou moins 10 fo autour du pourcentage indiqué, les alliages peuvent ainsi contenir jusqu'à 2 fo en poids au total d'élé-= ment s ' incidents tels que du manganèse 0 du silicium,, du fer etc. Les produits non métalliques tels que le soufre9 1s oxygène5 1° azo-15 tes et les métaux délétéréss tels que le plombs le bismuths l!arse-= nie etc. sont maintenus à un niveau aussi faible que possible correspondant à une bonne pratique commerciale. Il est avantageux que tous les alliages indiqués dans le tableau ÏT°3 et l'alliage selon la présente invention soient préparés par fusion et coulés sous vi~ 20 de5 la coulée se faisant dans des moules de coulée ayant la forme d'éléments de turbinqg à gaz» Les spécialistes remarqueront à la lecture du tableau N°3 que les produits de coulée selon la présente invention permettent d'obtenir des organes de turbines à gazP pour 25 des plages de haute température présentant des avantages^ ces produits étant réalisés à l'aide d'alliages faisant partie de la com-• position en pourcentages pondéraux tels que représentés dans le tableau N°4. Tableau 17 G 0.02 fo - > 0.5 fo ; Ti 0.5 % - 6 fo Or 7 % - • 15 fo Al 4 f> -7 * ' Co jusqu'à 35 fo Al + Ti 6.5 % ~ 10.5 f> ¥ jusqu'à 14 f> B jusqu'à 0.3 fo Mo jusqu'à 8.36 Zr jusqu'à 0.5 i° Ta jusqu'à 6 % Cb jusqu'à 3 fo V jusqu'à 1.5 f<> Ni g Le complément (pas moins d'environ 36 %)„ L'addition de hafnium,, ou plus avantageusement la substitution de hafnium dans des quantités 40 d'environ 0S5 f> à 1P5 f° ou même 5 f° en poids dans des compositions 70 25890 12 2051733 d'alliages équilibrées, dans les limites indiquées dans le tableau IV augmentent la ductilité des produits de coulée, l'addition du hafnium à l'alliage se fait après désoxydation. Cette addition ne présente pas de difficultés. Puis on traite l'alliage modifié, 5 exactement comme il le serait s'il n'y avait pas eu cette modification. Dans le cas de refontes utilisant des produits contenant déjà du hafnium, il n'est souvent pas nécessaire d'éjouter encore une fois du hafnium, à moins que la composition du produit de refonte ou les techniques opératoires aient abaissé la teneur en haf-10 nium en-dessous de 0,5 i°* On peut équilibrer des alliages ayant la composition du tableau N° IV, en tenant compte notamment du tantale et du tungstène (lorsqu'il y a du tangstène) en ayant toujours du tangstène en excès d'environ 8 ^ en poids et en maintenant la quantité de tantale plus tungstène inférieure à environ 13 % même 15 10 io en poids. De la même manière, il est avantageux que les alliages ayant la composition du tableau IV soient équilibrés de telle façon que la teneur en carbone soit au moins approximativement égale à la teneur en hafnium dans un calcul atome par atome. la présente invention concerne 20 plus particulièrement des coulées ayant la composition pondérale présentée dans le tableau V s Tableau V Alliage I Alliage II C 0.10 f - 0.18 io 0.03 i - 0.13 io Cr 7 96 11 io 7 io - 10 io Co 6 fo 13 t 6 io - 13 io W 8 fo 12 io jusqu'à 2 io .Mo 2 % 3 96 " " ' 4 io 8 io Ta jusqu' à 3 96 2,5 96 - 4.5 io Ti 1?6 - 2 io 0.5 io - 1.5 io Al - 5 96 ' - 6 io 5.5 96 - 6.5 i> B 0.004 96 - 0.1 96 0.004 io - 0.1 io Zr 0.02 96 - 0.3 io 0.02 i - 0.3 io Hf 0.7 96 - 4 io 0.7 96 - ■ 4 io Ni complément complément les alliages 1 et 2 représentes dans le tableau V ont été fondus et coulés.^ous vide pour obtenir des produits coulés aux dimensions ainsi que des échantillons pour une analyse chimique. Les échantillons comparatifs ont été préparés 40 à l'aide d'alliages des séries A et B qui, à l'exception du hafnium, 70 25890 13 2051733 sont pratiquement identiques aux alliages 1 et 2. Le tableau VI montre la composition chimique de quelques alliages à l'aide desquels on a réalisé des produits de coulée selon la présente invention» 5 Tableau VI. Alliage _1_ _2_ _3_ _5_ _7_ _8_ Al 5.48 5.70 5.60 5.83 6.03 6.03 6.13 6.06 6.15 B .017 .17 .17 0.015 0.018 0.017 O.OIÔ 0.015- 0.016 C .12 .14 .14 0.09 0.10 0.10 0.05 0.07 0.07 10 Cr 8.78 8.60 8.55 7.78 7.82 7.73 8.05 7.95 7.98 Co 10.1 tO.O 9.85 9.88 9.80 9.78 9.79 9.79 9.72 Mo . 2.52 2.47 2.43 6.00 5c77 5.75 6.05 6.10 6.12 Ni BBBBBBBBB Ti 1.50 1.54 1.59 t.08 1.06 1.05 1.03 1.08 1.08 15 W 9.90 9.80 9.55 0.1 0.1 0.1 - Zr .12 .II .14 0.09 0.07 0.13 0.13 0.15 0.16 Hf t.50 2.20 3.30 0.49 1.10 1.40 0,53 1.03 1.55 Ta - 4.40 4.27 4.32 3.88 3.25 2.73 Il est à remarquer que dans le pro-20 cédé selon la présente invention, pour obtenir des alliages contenant du hafnium, et notamment dans le traitement de fusion de récupération, on ajoute le hafnium essentiellement sous forme élémentaire ou sous la forme d'un composé qui se décompose dans les conditions de réalisation de l'alliage, de façon à libérer du hafnium 25 métallique. Ainsi on peut ajouter le hafnium sous forme métallique, sous forme d'alliage à prédominance de hafnium, ou sous forme de composé inter-métallique de hafnium. A moins qu'il soit déjà conte-^ nu dans les métaux en fusion, on inclut le hafnium à l'alliage fondu après le raffinage du produit de fusion ainsi qu'après l'ébulli-30 tion du hafnium, pour éviter la formation de quantités excessives d'oxyde de hafnium très stables. Comme le savent les spécialistes, il est très avantageux de faire fondre et de couler des alliages du type indiqué ci-dessus sous un vide très poussé, afin d'éviter l'inclusion de quantités gênantes d*oxygènes d'azote etc. dans 35 l,alliage. Dans certaines conditions cependant, on peut mélanger les présents alliages sous une atmosphère de gaz inerte ou une couche protectrice. Le tableau VII indiqué ci-dessous représente en pourcentages en poids des compositions d'autres allia-40 ges permettant d'obtenir des produits de coulée avantageux selon la 70 25890 14 2051733 présente invention. Tableau VII Alliage JO JM 12 12 H 11 i£ n C 0.10 ' 0.12 0.18 0.05 0.12 0.14 0.05 0.12 5 Cr 9.0 10.0 10.0 12.0 9 9 9 12.5 Co 10.0 - 15.0 - 9 9 9 - Mo _ 1.5 - 4.5 2.5 2.4 4.2 - V 11.8 2.0 - _ 9.9 9.6 10 - Ti 2.0 1.0 4.7 0.6 1.5 1.5 1.5 0.8 10 Al 5.0 6.5 5.5 5.9 5.5 5.5 5.5 6.1 B O.OI 0.020 0.014 0.010 v - - — — Zr 0.O5 0.10 0.06 0.10 - - - — Ta - 2.0 - - - - 1.5 - Hf ' 2.2 2.5 2.5 1.5 1 «5 3.3 4.5 1.5 15 Ni comp.* comp.*comp.* comp. *comp.* comp.* comp.*comp. * Cb 1.0 1.0 - 2.0 - - 2.0 V - - 1.0 - - - - - - * comprend de très faibles quantités conventionnelles de bore et zirconium. 20 les données du tableau VIII ont été obtenues à l'aide d'échantillons d'ailettes de turbines expérimentales refroidies dans des conditions tendant à rendre maximalegles caractéristiques mécaniques à 982°C. Tableau VIII 25 Coulée N° j, en poids de Hf 760°C./6600kg/cm2 heures io de fluage 1 1.70 86.6 5.59 91.1 5.76 94.7 3.83 87.7 4.51 2 1.40 75.3 3.80 83.4 5.44 69.1 4.02 119.7 7.42 3 1.29 126.6 6.82 91.1 4.66 50.4 2.30 65.5 5.85 4 1.40. 65.7 3.56 93.7 6.59 61.9 3.46 94.7 5.99 70 25890 15 2051733 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'inven-5 tion. 70 25890 1 b 20-51733 REVEHEIOAIIONS 1°) Procédé de coulée d'alliages résistant aux hautes températures, procédé caractérisé en ce qu'on coule un alliage à base de nickely contenant du chrome et entre 0,5 5 et 5 eu poids de hafnium, ayant à l'état solide une phase matrice gamma, un précipité de gamma-prime, une phase eutéctique gamma, prime et une phase de carbure dispersée dans cette matrice, dans un moule ayant la forme finale de l'objet désiré jeton laisse cet alliage se solidifier et se refroidir dans le moule à un taux rapide dans 10 la plage de 1204°C à 1010°C pour induire dans ce produit de. coulée me grande proportion de métal conditionné thermiquement. 2°) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on-effectue la coulée sous un vide poussé et l'alliage contient au moins 6,5 i» en poids d'aluminium et de 15 titane pour créer une phase eutectique gamma prime essentiellement non saluble# 3°) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alliage contient en plus de hafnium, et en poids, environ 0,2 io à environ 0,5 i° de carbone, environ 7 i à 20 15 i° de chrome jusqu'à environ 35 i> de cobalt, jusqu'à environ 14 i de tunstène, jusqu'à environ 8 io de molybdène, jusqu'à environ 6 io de tantale, environ 0,5^à6^de titane, environ 4 % à 7 i° d'aluminium, environ 6,5 à 10,5 i> d'aluminium et de titane, jusqu'à environ 0,3 f de bore, jusqu'à environ 0,5 % de zirconium, jusqu'à 25 environ 3 i° de columbium, jusqu'à environ 1,5 io de vanadium, le complément étant essentiellement constitué de nickel dans une quantité d'au moins 36 4°) Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'alliage fait partie du groupe des allia-30 ges A à F modifiés de façon à contenir environ 0,5 io à 5 io en poids de hafnium à la place d'un pourcentage identique de nickel, cet alliage étant coulé sous vide poussé. Pourcentages •pondéraux Alliage A B C D E F 35 C 0.16 0.10 0.15 0.12 o « H 00 0.05 Cr 9.0 8.0 9.0 12.5 10.0 12.0 Co 10.0 10.0 10.0 . - ' 15.0 ■ — ¥ 10.0 - 12.5 - - • - — Mo 2.5 6.0 - 4.2 3.0 4.5 40 Ta 1.5 4.25 — « o» • M» - 70 25890 17 2051733 (suite du tableau) Alliage A B g D B JL Ti 1.5 1.0 2.0 0.8 4.7 0.6 Al 5.5 6.0 5.0 6.1 5<>5 5.9 B 0.015 0.015 0.015 0.012 0.0014 O.OI Zr 0.05 0.10 0.05 0.10 0.06 0.10 Cb - » 1.0 2.0 = 2.0 V - - 1.0 - Ni compl. compl. compl» compl. compl. compl. 10 5°) Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que le moule a la forme d'une ailette de turbine à gaz. 6°) Produit de coulée ayant une forme essentiellement non symétrique, caractérisé par me uniformité 15 de la structure métallographique de base dans toute la section du produit ainsi que par tin volume de proportions relativement grandes de métal conditionné thermiquement pour présenter de bonnes caractéristiques mécaniques à la fois à des températures élevées de l'ordre de 982°0 et à des températures intermédiaires d'environ 760°C, 20 et réalisé à l'aide d'un alliage à base de nickel contenant du chrome et environ 0,5 fo à 5 fo de hafnium, cet alliage à l'état solide comportant une phase matrice gamma, un précipité gamma-prime, une phase eutectique gamma- prime et une phase carbure dispersés dans cette matrice. 25 7°) Produit de coulée selon la re vendication 6 caractérisé en ce que l'alliage ayant servi à sa réalisation contient au moins 6,5 fo en poids d'aluminium et de titane. 8°) Produit de coulée selon la revendication 6 ayant la forme d'une ailette de turbine à gaz, carac-30 térisé par l'uniformité de la structure métallographique de base sur toutes les sections en ailette. 9°) Produit de coulée selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'alliage servant à sa réalisation comporte en plus du hafnium, en poids, 0,2 à 0,5 $> de carbone, 35 environ 7 fo à 15 fo de chrome, jusqu'à 35 fo de cobalt, jusqu'à environ 14 fo de tungstène, jusqu'à environ 8 fo de molybdène, jusqu'à environ 6 fo de tantale, jusqu'à environ 0,5 à 6 fo de titane, environ 4 à 7 fo d'aluminium, environ 6,5 à 10,5 fo d'aluminium et de titane, environ 0,3 fo de bore, environ 0,5 fo de zirconium, jusqu'à 3 f> de 40 colombium, jusqu'à 1,5 f° de vanadium, le complément étant essentiel 70 25890 18 2051733 lement du nickel dont la quantité représente au moins 36 % 10°) Produit de coulée selon la revendication 9 caractérisé en ce que le produit est réalisé à partir d'tui alliage du groupe des alliages A à F modifié de façon à 5 contenir au moins environ 0,5 % a 5 °/° en poids de hafnium à la place d'un pourcentage identique de nickel, ces alliages A à F ayant la composition telle que précisée ci~après et étant coulés sous vide poussé. Pourcentages pondéraux. Alliage A B C B JL F C 0.16 0.10 0.15 0.12 0.18 0.05 Cr 9.0 8.0 9.0 12.5 10.0 12.0 Go 10.0 10.0 10.0 - 15.0 w 10.0 -=■ 12.5 - •= •= Mo 2.5 6.0 4.2 3.0 4.5 Ta 1.5 4.25 - Ti 1.5 1.0 2.0 0.8 4.7 0.6 Al 5.6 6.0 5.0 6.1 5«5 5.9 B 0.015 0.015 0.015 0.012 0.014 0.01 Zr 0.05 0.10 0.05 0.10 0.06 0.10 Cb - = 1.0 2.0 . =. 2.0 Y =■ ■=» 1.0 Fi compl. compl. compl. compl. compl. compl,