Brevet FR2645072A1 — publié le 19901005

La présente invention concerne une structure composite ayant une grande résistance mécanique aux températures élevées. Des compositions que l'on peut utiliser dans la structure composite de l'invention sont décrites dans les demandes de brevets US n 202 357 déposée le 6 juin 1988; n 208 905 déposée le 20 juin 1988; n 214 078 déposée le ler juillet 1988; n 179 639, n' 279 640 et n 280 085 déposées le 5 décembre 1988; n 290 399 déposée le 29 décembre 1988; n 288 394 déposée le 22 décenbre 1988 et n 288 667 déposée le 22 décembre 1988. Depuis l'apparition des moteurs à réaction (réacteurs), immédiatement après la seconde guerre mondiale, les températures de fonctionnement de ces moteurs ont été accrues, grâce à divers progrès techniques, d'environ 8,5'C par an. L'invention concerne une amélioration d'environ 250'C des températures d'utilisation des Matériaux des réacteurs. Cela correspond à une amélioration d'environ 30 ans des températures de fonctionnement des réacteurs. Les progrès qu'assurent ces matériaux équivalent environ à ceux Èbtenus entre 1958 et 1989. Cette échelle d'amélioration des performances des réacteurs fait que l'invention, ainsi que les demandes de brevets précitées, sont susceptibles d'être utilisées dans le projet de l'United States Air Force, 'Integrated High Performance Turbine Engine" (IHPTE), dans lequel l'objectif de l'Air Force est de doubler le rapport de la poussée au poids d'une nouvelle génération de réacteurs par rapport aux moteurs de série les plus perfectionnés actuels. Le moteur de série le plus efficace volant à ce jour a un rapport de la poussée au poids d'environ 10 à 1. Le projet relatif à la propulsion de l'Air Force est de porter ce rapport à environ 20/1. Les températures maximales du métal des réacteurs actuellement utilisés sont d'environ 1 200'C. Les matériaux que l'on utilise actuellement dans les réacteurs fonctionnant au voisinage de 1 200C fondent aux températures supérieures à environ 1 340 C. La température maximale du métal des réacteurs utilisant les matériaux de l'invention peut avoisiner 1 480*C. Un autre facteur qui suggère l'utilité du système de matériaux de l'invention dans le projet relatif à la propulsion de l'Air Force est que certains des matériaux présentent une diminution de la masse volumique supérieure à 20 % par rapport aux matériaux utilisés à ce jour dans les moteurs de série. Les superalliages à base de nickel actuellement utilisés ont des masses volumiques d'environ 8,17 à 8,85 g/cm2 et en moyenne supérieures à 8,3 g/cm3. Plusieurs matériaux des structures composites de l'invention ont des - masses volumiques inférieures à 6,50 g/cm3. En d'autres termes, des matériaux des systèmes de matériaux de l'invention ont une masse volumique inférieure à celle des superalliages à base de nickel actuellement utilisés pour la construction des réacteurs, et des matériaux de ces systèmes peuvent fonctionner à une température nettement plus élevée et, en fait, bien supérieure à la température à laquelle les alliages à base de nickel fondent. Il est très souhaitable que les matériaux de construction des moteurs aient une masse volumique réduite, car l'utilisation de tels matériaux permet au moteur de fonctionner avec un rapport plus élevé de la poussée au poids par rapport & la génération actuelle de moteurs. L'utilisation de matériaux plus légers est particulièrement importante dans les pièces en rotation des moteurs. Ces pièces en rotation tournent à environ 12 000 tr/min et, par conséquent, des forces centrifuges importantes s'exercent sur les pièces en rotation. Par diminution de la masse volumique des matériaux des pièces en rotation du moteur, sans diminution de leur résistance mécanique ni de leur ténacité, on peut fortement réduire la masse de matériau constituant ces pièces en rotation. L'accroissement du rapport de la poussée au poids peut donc être plus important qu'une simple diminution proportionnelle de la masse volumique lorsque la masse volumique des matériaux dont le moteur est formé est réduite par rapport à la masse volumique des matériaux actuellement utilisés. Dans les moteurs de série actuels, les pièces en rotation ne fonctionnent normalement pas à des températures supérieures à environ 1 038'C. Un but de l'invention est de fournir des matériaux que l'on peut incorporer aux pièces en rotation susceptibles de fonctionner à des températures nettement plus élevées, de l'ordre de 1 260'C, et/ou qui peuvent fonctionner avec des masses volumiques moindres et d'assurer des diminutions sensibles de la masse. L'élévation de la température de fonctionnement d'un réacteur utilisant le système de matériaux de l'invention présente de nombreux avantages. Un avantage est que la combustion de carburant dans le moteur est plus complète et, par conséquent, plus efficace. La combustion est plus complète car elle s'effectue à une température plus élevée. Une combustion complète ou stoechiométrique de carburant peut produire une température de la flamme supérieure à environ 2 200'C. On évite la combustion stoechiométrique, car une telle température produite dans un moteur nécessiterait un refroidissement trop important pour éviter des températures si élevées que pratiquement tous les matériaux des moteurs de série actuels fondraient. Bien que la température de flamme potentielle d'ua réacteur futur puisse atteindre 2 200'C, la température de fonctionnement effective des pièces métalliques les plus chaudes d'un réacteur de série actuel est d'environ 1 090'C à 1 200'C. On maintient cette température plus basse du métal, bien que la température effective de la flanme soit plus élevée, grâce à un ensemble complexe de circulation d'air de refroidissement dans le moteur, afin de protéger les pièces métalliques contre les températures plus élevées. Cet écoulement d'air, pour refroidir les pièces du moteur, nécessite tout un ensemble de canalisations spéciales et réduit le rendement du moteur par suite des températures plus basses de fonctionnement et de la nécessité d'un refroidissement important par l'air et des circuits lourds correspondants. Un moteur pouvant fonctionner avec des pièces métalliques plus chaudes présente une amélioration du rendement par suite de l'élévation de la température de fonctionnement et de la diminution du courant d'air de refroidissement et des canalisations correspondantes. Les matériaux utilisés dans l'invention sont les composants d'un système de matériaux. L'élévation prévue de la température de fonctionnement d'un réacteur selon l'invention résulte de l'utilisation d'un système de matériaux différent de ceux utilisés à ce jour. Le système comprend deux ou plus de deux éléments distincts qui ont chacun une composition différente et jouent chacun un rôle différent dans le fonctionnement du système utilisé dans les structures du réacteur. Les deux éléments fondamentaux du système sont tout d'abord un substrat métallique plus léger qui assure les propriétés structurales du système et ensuite un matériau métallique de revêtement qui protège le substrat contre l'attaque par l'environnement. D'autres éléments peuvent être incorporés. Un tel élément du système peut être un revêtement de surface de caractère non métallique. Les pièces différentes d'un moteur fonctionnent à des températures différentes. On choisit la combinaison du substrat et du revêtement selon l'invention afin de l'adapter aux besoins des pièces particulières d'un moteur. Il n'est pas nécessaire que tous les matériaux d'un moteur soient à la température la plus élevée. Les matériaux de revêtement de la demande de brevet US n* 214 078 précitée et, en particulier le matériau RuFeCrAlY, peuvent fonctionner dans l'air, essentiellement sans perte du matériau de revêtement, pendant des périodes prolongées à des températures de 1 510'C et plus. En d'autres Es termes, le matériau métallique de revêtement de cette demande peut protéger des substrats métalliques contre l'attaque par oxydation à des températures de 1 510'C et plus. C'est une température de référence pour l'utilisation des matériaux des systèmes de matériaux de la présente invention. Des matériaux substrats très divers sont décrits dans les demandes de brevets précitées, et ces matériauxs substrats peuvent être revêtus des matériaux de revêtement de la demande de brevet US n' 214 078 précitée. Les matériaux substrats individuels et leurs propriétés individuelles caractéristiques sont décrits dans les demandes de brevets précitées et ils peuvent être utilisés en association avec des matériaux de revêtement protecteurs, tels que les matériaux luCrAlY et RuFeCrAlY de la demande de brevet US n' 214 078 précitée. Ces matériaux substrats sont tous des matériaux d'alliages ductiles et non des composés intermétalliques fragiles, contrairement à beaucoup de matériaux réfractaires. Il existe de nombreux matériaux substrats de compositions différentes appropriés à l'utilisation avec des revêtements, tels que les revêtements RuCrAlY et RuFeCrAlY de la demande de brevet US n' 214 078. Les compositions, les masses volumiques, les points de fusion ou les propriétés en traction aux température' élevées d'utilisation de tous les substrats ne sont pas les mêmes. Si l'on considère ces combinaisons de matériaux en tant que système, on peut tirer parti des divers matériaux d'alliages réfractaires décrits dans les demandes de brevets précitées pour obtenir une combinaison de matériaux substrats et de matériaux de revêtement convenant le mieux à une utilisation spécifique, telle que par exemple une pièce comme une aube de réacteur. Par exemple, les divers matériaux décrits dans les demandes de brevets précitées permettent de disposer de matériaux et de combinaisons de matériaux satisfaisant à divers critères différents de température, de masse volumique, de résistance mécanique et autres. Les critères des matériaux utilisés dans les pièces en rotation ne sont pas les mêmes que ceux des pièces fixes. De même, la température à laquelle un matériau doit être utilisé dépend du choix du substrat ainsi que du choix du revêtement du substrat lorsqu'on en utilise. De plus, il convient de noter que les matériaux des systèmes de l'invention conviennent particulièrement bien aux portions à température supérieure d'un réacteur. D'autres matériaux, tels que les alliages à base de titane, peuvent être préférés pour les portions à température plus basse du moteur, telles que les pales de compresseur des étages initiaux du moteur. L'invention a pour but de fournir: un système de matériaux utile pour la fabrication des moteurs à turbine à gaz; un système de matériaux particulièrement approprié à la fabrication des réacteurs fonctionnant aux températures élevées et la combinaison de composants de différents systèmes de matériaux pour permettre d'utiliser un revêtement réfractaire avec un substrat réfractaire. D'autres buts apparaîtront à la lecture de la description qui suit. Selon un de ses aspects les plus généraux, l'invention vise à fournir une structure composite comprenant un substrat structural métallique et un revêtement protecteur métallique. Le substrat structural est un substrat fait d'un métal ayant une bonne ductilité et une résistance mécanique élevée aux températures élevées. Un tel substrat métallique peut être choisi dans le groupe constitué par les alliages à base de niobiun suivants: A Niobium; 31-48 % de titane; 8-21 % d'aluminium B Niobium; 3248 % de titane; 8-16 % d'aluminium; 2-12 % de chrome: sous réserve que la somme (Al + Cr) 4 22 À, et, lorsque ?i 4 37 S, la somme (IlA1 + Cr) 4 16 % C Niobium; 40-48 % de titane; 12-22 % d'aluminium; 0,5-6 % d'hafnium D Niobium; 32-45 % de titane; 8-15 % d'hafnium; 3-18 % d'aluminium E Niobium: 35-45 % de titane; 8-15 % d'hafnium F Niobium; 4-10 % d'hafnium; 4-10 % d'aluminium; 5-18 % de titane; 3-8 % de chrome G Niobium; 5-18 % d'hafnium; 5-22 % d'aluminium. On façonne le substrat métallique en une structure, telle qu'un disque ou une pale,'appropriée à l'utilisation dans un réacteur. On revêt au moins une partie de la structure d'une couche superficielle métallique résistante aux températures élevées qui est liée métallurgiquement à la surface du substrat. La composition de la couche superficielle peut être essentiellement constituée de chrome, de ruthéniun et d'aluminium dans les proportions essentiellement comprises dans les limites de la courbe A de la figure 3. Une composition préférée d'une couche superficielle est une composition dans les proportions essentiellement comprises dans les limites de la courbe B de la figure 3. De plus, en ce qui concerne la composition de la couche superficielle, certaines modifications peuvent être apportées à la composition ci-dessus par remplacement d'au moins une partie du ruthénium et/ou du chrome par d'autres métaux. Les métaux, dont on peut remplacer le ruthénium dans la composition ci-dessus, comprennent le fer, le nickel et le cobalt. Les éléments fer, nickel et cobalt ont de très grandes solubilités dans la structure cristalline hexagonale dense du ruthénium, en particulier aux températures élevées. Les trois éléments fer, nickel et cobalt forment des aluminiures appartenant au système cubique à cube centré B2. C'est la même structure que celle de RuAl de la composition ci-dessus et la solubilité des trois métaux de remplacement fer, nickel et cobalt, dans l'aluminiure RuAl semble être importante. Les métaux de remplacement fer, nickel et cobalt remplacent le ruthénium dans les compositions ci-dessus. Egalement, le fer peut remplacer le chrome à un degré limité. Le fer, le nickel et le cobalt, soit individuellement, soit en combinaison quelconque, peuvent remplacer dans le CrRuAl jusqu'à environ 15 % atomiques pour le nickel et 20 % pour le fer. Cette composition s'écrit comme suit Ru(19-x) à (34-x) (ZFe+Ni+Co)xAl(19) à (34)'Cr(62-y) à (32-y)Fey dans laquelle Z est un symbole indiquant que la somme des concentrations du fer, du nickel et du cobalt présents atteint la concentration x en pourcentage atomique, et o la valeur de x est entre 0 et 15, et o la valeur de y est entre 0 et 5 % atomiques, et o la valeur totale de l'expression en pourcentage atomique est de 100. Une autre composition peut être exprimée comme suit: Ru(22-x) à (28-x)(. Fe+Ni+Co)xAl(22> à (28)>.Cr(56.y) à (44y)Fey, dans laquelle Z a la signification indiquée ci-dessus, et o x a une valeur entre 0 et 10, et o y a une valeur entre 0 et 5, et o la valeur totale de l'expression en pourcentage atomique est 100. Pour chacune de ces compositions, on envisage que des quantités minimes d'autres éléments, constituant des impuretés, soient incorporées lors de la mise en oeuvre classique des compositions. Telle qu'on Y'emploie ici, l'expression "constitué essentiellement de" indique que de telles proportions mineures d'autres éléments, n'empêchant pas que la composition joue le rôle qui lui est assigné, soient présentes. Dans ce cas, le revêtement de chrome, de ruthénium et d'aluminium, avec ou sans les substituants indiqués du ruthénium et du chrome, a pour but de protéger un substrat contre l'oxydation ou une autre dégradation atmosphérique. Il est également envisagé que d'autres éléments, ne nuisant pas aux propriétés des compositions, puissent également être incorporés. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une illustration graphique de la relation approximative entre la masse volumique et la température d'utilisation de plusieurs alliages servant de substrats dans les structures de l'invention; la figure 2 est une illustration semi-schématique d'une structure selon l'invention constituée d'un substrat et d'une couche superficielle protectrice; et la figure 3 est un graphique à trois axes des compositions du ruthénium, de l'aluminium et du chrome. Selon l'invention, on combine un substrat métallique façonné à un revêtement protecteur métallique pour former un article ayant une température d'utilisation élevée. L'objet essentiel de l'invention est donc la combinaison d'un substrat et d'un revêtement O10 comme l'illustre la figure 2. Dans un réacteur les critères de performance des pièces diffèrent. Comme indiqué ci-dessus, certaines pièces sont fixes, tandis que d'autres tournent. D'autres pièces sont au contact de gaz à température élevée et d'autres de gaz à température plus basse. Certaines pièces du moteur sont soumises à une charge et exposées à une pression de fonctionnement, tandis que pratiquement aucune pression ne s'exerce sur d'autres. De plus, certaines pièces tournent à des vitesses très élevées et d'autres non. Par suite de ces différents critères de fonctionnement, des alliages ayant des caractéristiques différentes sont nécessaires pour les diverses pièces constituant un moteur. Beaucoup des alliages à base de niobium des demandes de brevets précitées nécessitent une protection contre l'oxydation et une autre attaque atmosphériqie et cette protection peut être assurée par la liaison métallurgique à la surface de la pièce façonnée d'un revêtement d'un métal, tel qu'un de ceux décrits dans la demande de brevet US n 214 078 précitée, afin d'assurer la protection nécessaire du matériau substrat. Il existe de nombreuses façons d'appliquer un revêtement superficiel à un substrat afin d'obtenir un système de matériau approprié à l'utilisation dans des pièces particulières d'un réacteur. Un de ces procédés d'application utilise une projection au plasma. Selon cette technique, des particules finement divisées du matériau de revêtement à appliquer à la pièce de moteur constituant le substrat sont introduites en continu dans un pistolet à plasma, 26450?72 et les gouttelettes de métal fondu formées lorsque le matériau traverse la flamme du pistolet sont déposées sur les surfaces apparentes de la pièce du moteur constituant le substrat. Une liaison métallurgique entre le revêtement et le substrat peut être formée ainsi ou selon une opération séparée de liaison par diffusion à chaud. Sinon, le substrat peut être préchauffé, par exemple dans un appareil de dépôt au plasma à basse pression, de façon i ce que, lorsque les gouttelettes du matériau de revêtement frappent la surface de la pièce constituant le substrat, une liaison se forme entre le substrat et le revêtement pour unir intimement le revêtement à la surface de la pièce et pour empêcher que l'atmosphère ait accès au substrat protége. De plus, après le dépôt du revêtement protecteur métallique sur une pièce, la pièce et son revêtement peuvent être soumis à un traitement à haute pression pour densifier en partie le revêtement et accroître sa liaison métallurgique. Comme exposé dans la demande de brevet US n* 214 078 précitée, il existe divers matériaux appropriés à la formation d'un revêtement. Un de ces matériaux est un alliage de ruthénium, de chrome et d'aluminium, et plus particulièrement un matériau de revêtement ayant une composition correspondant à une de celles comprises dans la plage A de la figure 3. Un autre de ces matériaux de revétement que l'on préfère a une composition correspondant à une de celles comprises dans la plage plus petite B de la figure 3. Certaines modifications peuvent être apportées à la composition ci-dessus par remplacement d'au moins une partie du ruthénium et/ou du chrome par d'autres métaux. Les métaux, qui peuvent remplacer le ruthénium, dans la composition ci-dessus, comprennent le fer, le nickel et le cobalt. Les éléments fer, nickel et cobalt ont tous des solubilités très importantes dans la structure cristalline hexagonale dense du ruthénium, en particulier aux températures élevées. Les trois éléments fer, nickel et cobalt forment des aluminiures appartenant au système cubique à cube centré B2. C'est la meme structure que celle du RuAl de la composition cidessus et la solubilité de ces trois métaux de remplacement fer, nickel et cobalt dans l'aluminiure RuAl semble être importante. Les étaux de substitution fer, nickel et cobalt remplacent le ruthénium dans les compositions ci-dessus. Egalement, le chrome peut être remplacé par le fer à un degré limité. Selon cette modification, on peut, dans CrRuAl, remplacer par le fer, le nickel et le cobalt individuellement ou en combinaison quelconque jusqu'à environ 15 % atomiques pour le nickel et le cobalt et jusqu'à 20 % pour le fer. Cette composition s'écrit comme suit Ru(l9-x) à (34-x)(ZFe+Ni+C )xAl(19) à (34)Cr(62-y) à (32-y)Fey' dans laquelle Z est un symbole indiquant que la somme des concentrations du fer, du nickel et du cobalt présents atteint la concentration x en pourcentage atomique, et o la valeur de x est entre 0 et 15, et o la valeur de y est entre 0 et 5 % atomiques, et o la valeur totale de l'expression en pourcentage atomique est de 100. Dans une autre modification, les compositions du revêtement protecteur peuvent être exprimées comme suit: Ru(22-x) à (28-x)( est 100. Une composition préférée pour une telle couche est l'alliage suivant: 55 % Cr; 20 % Al; 14 % Ru; 11 % Fe. Cet alliage ne présente pas de perte de poids, même après 100 heures de chauffage à une température de 1 500'C. Pour chacune de ces compositions, on envisage que de petites quantités d'autres éléments soient incorporées comme impuretés lors de la mise en oeuvre classique des compositions. On envisage également l'incorporation d'autres éléments n'altérant pas les propriétés des compositions. 12 2645072 Les revêtements de la structure de l'invention sont formés sur un substrat façonné. Le substrat doit être capable d'assurer les propriétés physiques, telles que la résistance à la traction, la ductilité, la ténacité et similaires. En ce qui concerne les alliages substrats que l'on peut utiliser, il existe une famille d'alliages à base de niobium ayant le spectre des masses volumiques et des températures d'utilisation illustré par la figure 1. Sept alliages spécifiques ayant des compositions distinctes figurent dans les sept demandes de brevets US en cours indiquées dans le tableau suivant. Familles d'alliages ductiles à base de niobium utiles à haute température Alliage Demande US n' Composition en % atomique A 202 351 Nb, 31-48 Ti. 821 AlI :15D280 085 Nb, 32-48 'i, 8-16 Al, 2-12 Cr, o si (Al+Cr)422, Ti) 37 % et si (Al+Cr)i16, Tió37 % C 219 639 Nb, 40-48 Ti, 12-22 A1, 0,5-6 Hf D 288 394 Nb, 32-45 Ti. 8-15 Hft 3-18 Al E 288 667 Nb, 35-45 Ti, 8-15 Sf F 290 399 Hb 54-84. If 4-10, AI 4-10, Ti 5-18. Cr 3-8 C 279 640 Nb, 5-18 Hf, 5-22 Al Le tableau présente les numéros des demandes de brevets US o figurent les différents alliages et les compositions correspondantes des alliages figurent sur la mêne ligne que le numéro. Pour simplifier. les lettres A à G ont été attribuées aux sept alliages du tableau. Ces lettres ont également été attribuées aux aires d'une plage en forme de chaussure de la figure 1 enfermant une combinaison de températures et de nasses volumiques correspondant approximativement à celles dans lesquelles la famille des alliages au niobium ont des propriétés structurales utiles. Les lettres sont attribuées aux différentes zones de la plage en forme de chaussure et correspondent approximativenent à la plus petite plage des propriétés de température et de masse volumique de l'alliage correspondant. 13 2645072 Si l'on considère successivement chaque alliage, l'alliage "A' a une plage s'étendant dans un intervalle étendu des températures d'environ 427 à environ 1 038'C, dans lequel l'alliage a des propriétés structurales utiles. Les alliages structuraux substrats "A à '"G ont une bonne ductilité dans tout l'intervalle des températures de la température ordinaire à la température d'utilisation la plus élevée de la figure 1. Cependant, la figure 1 insiste sur l'intervalle des températures et les masses volumiques le plus avantageux pour la fabrication des pièces de réacteur. L'intervalle des masses volumiques des alliages dans cette plage A s'étend d'une masse volumique inférieure à 6 à une masse volumique d'environ 6,6 g/cm3. Cependant, la plage des propriétés de températures et de masses volumiques n'est pas un rectangle compris dans ces limites numériques de 427 à 1 038'C et de 6 à 6,6 g/cm3, ais une plage ayant la forme illustrée par la figure 1 à la portion inférieure de la plage plus grande en forme de chaussure. A cet égard, il faut souligner que l'alliage 'AW a une li!ite élastique sensiblement améliorée grâce à l'addition d'aluminium i une base de titane-niobiun et que cette addition, bien sr, réduit également la masse volumique de l'alliage. L'addition complémentaire de chrome i l'alliage "A' pour former l'alliage 'B, selon la composition indiquée dans le tableau pour l'alliage s', accroit encore la limite élastique dans un intervalle plus bas des températures au voisinage de 427'C; diminue la résistance à la traction & environ 871VC et accroit la résistance à la& traction au-dessus de 1 204'C. Lorsque le rapport du titane au niobium est moindre, la résistance mécanique à une température inférieure en dessous d'environ 760'C est moindre, mais la résistance mécanique & une température supérieure, jusqu'à 1 204'C et plus, est supérieure à celle des alliages présentant un rapport plus élevé du titane au niobium. Par conséquent, il est évident que les critères d'utilisation d'un alliage particulier doivent dépendre de la température d'utilisation prévue et des propriétés que doit présenter l'alliage à cette température d'utilisation. Les alliages 14 2645072 indiqués dans le tableau, que l'on utilise comme matériaux substrats dans le système de matériaux de l'invention, n'ont pas des propriétés simples qui sont des fonctions linéaires de l'addition de l'un ou l'autre des ingrédients d'alliage. Les propriétés des alliages particuliers dans des conditions d'utilisation. particulières peuvent étre facilement déterminées expérimentalement, car les compositions des alliages sont présentées dans le tableau et dans les revendications de la présente demande de brevet. L'alliage "B" diffère de l'alliage 'A" en ce qu'il contient du chrome comme additif et qu'il a-certaines limites relatives à la concentration de la combinaison des additifs aluminium et chrome. La plage de l'alliage "B" occupe presque la mtme portion du graphique en forme de chaussure de la figure 1 que l'alliage "A", mais s'étend sur toute la longueur de la plage formant la base de la chaussure. Pour cette raison, la "pointer de la portion inférieure de la plage est indiquée alliages 'A' et 'B". L'alliage "B" a une résistance mécanique supérieure à celle de l'alliage "A" à des températures inférieures à environ 204'*C. Un alliage appelé "C" contient du niobiua, du titane, de l'aluminium et del'hafnium, comme indiqué dans le tableau, et occupe une zone dans la partie inférieure de la plage en forme de chaussure de la figure 1. L'alliage contenant de l'bafniua s'est révélé avoir une limite élastique plus élevée que l'alliage sans hafnium à une température d'environ 104'C et, en fait, la limite élastique est supérieure d'environ 50 % à celle des alliages sans hafnium "A" ou "B" de la figure. L'alliage "D" de la figure 1 se situe immédiatement au-dessus de la portion terminale droite de la plage inférieure représentant les valeurs de la masse volumique en fonction de la température pour l'alliage "B". Comme le montre le tableau, l'alliage "D" contient du niobium, du titane, de l'aluminium et de l'hafnium dans les rapports indiqués. On voit que l'alliage a des concentrations supérieures en hafnium par rapport à l'alliage "C". On constate que les valeurs mesurées de la résistance mécanique de l'alliage 'D" augmentent avec la concentration d'aluminium jusqu'à environ 760'C mais, à des températures plus élevées, cette tendance s'inverse, si bien qu'à 980 et à 1 200'C, l'accroissement de la teneur en aluminium ne provoque pas un accroissement des propriétés de résistance à la traction. Cette inversion d'une propriété avec une variation de la concentration d'un des additifs n'est pas rare dans les alliages de cette famille. Pour cette raison, il est important d'utiliser l'information indiquée ici pour déterminer la composition d'alliage qu'il convient de choisir, mais il est également important de soumettre l'alliage choisi à des essais pour les propriétés particulières que l'on désire qu'un alliage de cette famille possède, afin de déterminer l'alliage le mieux approprié à une pièce particulière de réacteur et à la température d'utilisation. A cet égard, on a par exemple établi que la ductilité des alliages est bonne aux températures élevées. Cependant, on a constaté que, pour une teneur plus élevée en aluminium, la ductilité diminue lorsque la teneur en aluminium augmente. Pour cette raison, on a déterminé la ductilité à la température ordinaire d'un alliage particulier choisi de composition 'D'. Des échantillons d'alliage 4D', ayant des concentrations différentes en aluminium, ont été soumis à un essai d'oxydation à des températures de 800'C et 1 200C. Ces alliages substrats ont une résistance à l'oxydation bien supérieure à celle des alliages du commerce, tels que l'alliage CB752, qui ont été soumis à des essais simultanément aux présents alliages. On a observé que plus la teneur en aluminium de l'alliage substrat 'D' est élevée, plus le gain de poids d'un échantillon d'alliage d à l'oxydation de sa surface non protégée est faible. La capacité de résistance à l'attaque par oxydation des alliages substrats est une propriété très utile, en particulier aux températures inférieures à 1 200'C. Cependant, l'utilisation du revêtement comme décrit ci-dessus, avec un alliage ayant la composition des échantillons 'D' indiquée dans le tableau, est nécessaire pour l'utilisation à une température plus élevée. Là encore la relation entre la composition d'un alliage et les critères d'utilisation de l'alliage dans un réacteur indique qu'il est très souhaitable de choisir le bon substrat et de le combiner à un revêtement préféré, afin de former une pièce de moteur ayant les caractéristiques optimales de performance. Par exemple, les alliages de composition 'D" semblent présenter une bonne combinaison de propriétés pour l'utilisation sous forme de tôles. Ces tôles ont des propriétés remarquables, y compris la résistance mécanique à température élevée, et les tôles formées de l'alliage 'De et revêtues comme décrit ci- dessus conviennent à l'utilisation dans des structures de moteur sous forme d'une tôle nécessitant une résistance mécanique élevée à des températures élevées. La composition de l'alliage 'E" figure dans le tableau. La relation entre la température d'utilisation et la masse volumique de l'alliage "Eu est illustrée par la figure 1 et montre que la masse volumique est légèrement supérieure et la température d'utilisation légèrement plus élevée par rapport à l'alliage de composition "DB du tableau. Les propriétés de l'alliage 'Eu ont été comparées à celles d'un alliage commercialisé sous le nom d'RS-188. L'alliage HS-188 est un alliage forgé à base de cobalt qui est utilisé dans les applications nécessitant une tôle résistante aux températures élevées. L'alliage de composition "E' s'est révélé être supérieur par la limite élastique à toutes les températures d'essai, de la température ordinaire à 650'C, par rapport à l'alliage HS-188 du commerce. De plus, l'alliage 'En est vingt fois plus léger que l'alliage BS-188 du commerce. Des essais comparatifs ont également été effectués entre l'alliage de composition "E" et l'alliage CB-752 du commerce en ce qui concerne la résistance à l'oxydation. La nette supériorité de l'alliage z'E a été établie par ces essais, comme indiqué dans la demande de brevet US n' 288 667 précitée. Comme le montre également la figure 1, l'alliage 'F" a une masse volumique plus élevée et une température d'utilisation légèrement supérieure par rapport à l'alliage E". Certains alliages de composition 'Fa se sont révélés avoir une ductilité relativement moindre à la température ordinaire. Cela peut être attribué à la présence de concentrations relativement importantes d'aluminium. Il existe une relation étroite entre la concentration du titane dans un alliage et la concentration de l'aluminium qui peut être présente dans l'alliage sans provoquer une diminution ou une perte de la - ductilité. Lorsque la ductilité est faible, il faut accroitre la concentration du titane ou réduire la concentration de l'aluminium. Les alliages de composition 'F' présentent une résistance mécanique importante aux températures élevées. Une valeur de 12,3 daN/mmt a été observée à 650'C pour un alliage contenant du niobium, 5 % d'hafnium, 15 % d'aluminium, 15 % de titane et 8 % de chrome. C'est une résistance mécanique très élevée à 650'C. Cet alliage a un allongement de 26 % à 650 C, mais n'a pas de ductilité mesurable à la température ordihaire. Les alliages préférés de composition 'F' ont des concentrations en titane supérieures aux concentrations en aluminium, car c'est le titane qui solubilise l'aluminium et évite la diminution ou la perte de la ductilité de l'alliage. L'alliage 'G' est le dernier de la famille des nouveaux alliages à base de niobium et sa masse volumique et sa température d'utilisation sont indiquées sur la figure 1. Parmi la famille d'alliages dont les propriétés sont illustrées par la figure 1, l'alliage 'G' présente l'intervalle le plus élevé des masses volumiques et l'intervalle le plus élevé des températures d'utilisation. La figure 1 montre clairement que l'intervalle des masses volumiques de l'alliage 'C' est très proche de l'intervalle des masses voluaiques des superalliages à base de fer, de nickel et de cobalt, dont les intervalles des masses volumiques et des températures d'utilisation sont également illustrés par la figure 1. L'alliage de composition 'G' a de bonnes propriétés dans les intervalles inférieurs de températures dans l'enveloppe des superalliages. Cependant, sauf si l'on doit tirer parti des températures d'utilisation plus élevées de l'alliage "Gn au-dessus d'environ 1 200'C, ou sauf si les alliages revêtus du système de l'invention ont un ensemble désiré de propriétés que ne présentent 18 2645072 pas les superalliages, l'utilisation des superalliages plus classiques pour les applications aux températures inférieures à 1 200'C peut être préférée. Donc, la plage hachurée de la figure 1 indiqueles S intervalles de masses volumiques et de températures dans lesquels les alliages revétus de la présente invention sont particulièrement avantageux en ce qui concerne la combinaison de la masse volumique et de la température d'utilisation. Les alliages du groupe "G contiennent 5 & 18 % d'bafnius et 5 à 22 % d'aluminium, le reste étant du niobiun. L'intervalle des masses volumiques s'étend d'environ 7,8 à environ 8,8 g/cms. Un alliage contenant 15 % d'bafnium, 20 % d'aluninium et environ 65 % de niobium a une masse volunique d'environ 7,9 g/cm3 et une résistance à la traction à 1 200'C d'environ 31,0 daN/mmt. L'appareil de la détermination de la résistance à la traction était limité à l'essai à 1 200'C. Cependant, à partir de la résistance à la traction à 900C (42,0 daN/mm), on a estimé que l'alliage présenterait une résistance mécanique utile à des tempéeratures supérieures à 1 427'C et atteignant 1 482'C et peut-être plus. Les alliages revêtus du système de matériaux décrit ici peuvent être utilisés à des températures élevées en association avec des alliages nus. Un tel alliage nu convenant à l'utilisation aux températures supérieures i 1 260'C est l'alliage constitué d'une base de FeCrAlY mais contenant du RuAI comme additif, décrit dans la demande de brevet US n* 209 905 précitée. Cet alliage est essentiellement un alliage à base de fer ayant des compositions comprises dans les gammes suivantes: Gamme des concentrations en % atomiques Ingrédients d'environ & environ Fer Complément Chrome 15 20 Ruthénium 4 20 Aluminium 16 30 Yttrium 0 0,2 19 2645072 REVENDICATIONS 1. Structure composite ayant une résistance mécanique i;portante aux températures élevées. ladite structure comprenant un substrat structural métallique façonné fait d'au moins un métal choisi dans le groupe constitué par les alliages à base de niobium suivants: A niobiu; 31-48 % de titane; 8-21 % d'aluminium B niobium; 32-48 % de titane; 8-16 % d'aluminium; 2-12 % de chrome; sous réserve que la sonne (A1 + Or) C 22 et lorsque Ti 37 %, la somme (Al + Cr) ( 16 % C niobium; 40-48 % de titane; 12-22 % d'aluminium; 0.5-6 % d'hafnium D niobium; 32-45 % de titane; 8-15 % d'hafnium; 3-18 % d'aluminium E niobium 35-45 % de titane; 8-15 % d'hafnium F niobiun; 4-10 % d'hafnium; 4-10 % d'aluminium; 5-18 X de titane; 3-8 % de chrome G niobiun; 5-18 % d'bafnium; 5-22 X d'aluminium et un revêtement protecteur métallique sur au moins une portion de la surface du substrit pour protéger le substrat contre l'attaque par l'environnement, ledit revêtement ayant la composition comprise dans la plage A de la figure 3. 2. Structure selon la revendication 1, dans laquelle la composition est comprise dans la plage B de la figure 3. 3. Structure composite selon la revendication 1, dans laquelle la composition du revêtement est la suivante u(19-x) & (34-x)(Te+Ni+Co) xAl(19) i (34).Cr(62-y) à (32-)Fe dans laquelle Z est un symbole indiquant que la somme des concentrations du fer. du nickel et du cobalt présents atteint la concentration x en pourcentage-atomique, et o la valeur de x est entre O et 15, et o la valeur de y est entre O et 5 % atomiques, et o la valeur totale de l'expression en pourcentage atomique est de 100. 4. Structure composite selon la revendication 1, dans laquelle la composition du revêtement est la suivante: Ru(22-x) à t(28-x)(ZFe+Ni+C o) xA(122) à (28)Cr(s56-y) à (44-y)Fey' dans laquelle - a la signification indiquée ci-dessus, et o x a une valeur entre 0 et 10, et S o y a une valeur entre 0 et 5, et o la valeur totale de l'expression en pourcentage atomique est 100. 5. Structure composite selon la revendication 1, dans laquelle le revêtement a la composition suivante: 55 % Cr; 20 A1; 14 % Ru;11 Fe.