Brevet FR3126427A1 — publié le 20230303

- Procédé de traitement d’une pièce comprenant un substrat et un dépôt d’alliage de titane sur le substrat. - Le procédé comprend une étape (E1) de traitement thermique consistant à chauffer la pièce (1) jusqu’à une température de recuit maximale comprise entre 50°C et 250°C au-dessus de la température de transition bêta et une étape (E2) de refroidissement de la pièce (1). L’étape (E1) de traitement et l’étape (E2) de refroidissement permettent de casser les macrostructures colonnaires du dépôt. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de traitement d’une pièce comprenant un substrat et un dépôt d’alliage de titane sur le substrat. La présente invention concerne un procédé de traitement d’une pièce comprenant un substrat et un dépôt d’alliage de titane sur le substrat. État de la technique La technologie de fabrication additive (« additive manufacturing » en anglais) par dépôt de matière sous flux d’énergie dirigée (« direct energy deposition » en anglais) correspond à une technique de soudage permettant de déposer de la matière sur un substrat à l’aide de différentes sources de soudage telles qu’un faisceau d’électrons, un plasma (arc électrique par exemple) ou un laser. Cette technologie permet de déposer de la matière, en particulier un alliage de titane, sous forme de cordons de soudure (« bead » en anglais) superposés. L’ensemble des cordons de soudure ainsi déposés permet de générer un revêtement brut en trois dimensions. Le revêtement est alors usiné pour obtenir un fini pour une pièce de type pièce aéronautique. Cette technologie autorise une grande productivité et autorise la fabrication et le traitement des pièces de grandes tailles. À cause de l’historique thermique suivi par le dépôt réalisé par cette technologie, les macrostructures et les microstructures cristallines peuvent se présenter différemment selon que l’on regarde dans la zone de dépôt ou dans la zone d’interface entre le substrat et le dépôt. Dans la zone de dépôt, on trouve des grains grossiers en phase bêta présentant une macrostructure colonnaire et qui suivent la direction de fabrication du dépôt. Une macrostructure fait référence à l’arrangement des grains bêta, la microstructure a trait à l’arrangement de la phase alpha et ou alpha/bêta dans et autour du grain bêta. Parmi ces grains bêta, la microstructure cristalline correspond généralement à une structure fine alpha aciculaire (structure de Widmanstätten). Dans la zone d’interface, entre le substrat et le dépôt, on trouve une macrostructure de transition qui est composée de grains globulaires primaires allongés dans la direction du laminage (matériau initial de la tôle), passant par la présence des grains bêta fins équiaxes dans la zone du substrat affecté thermiquement et qui va jusqu’à une macrostructure constituée de grains bêta colonnaires du dépôt. Il existe déjà un traitement thermique généralement utilisé pour des pièces en alliage de titane fabriquées par des procédés conventionnels. Ce traitement, dit traitement de recuit bêta, permet d’homogénéiser les microstructures entre le dépôt, l’interface et le substrat et, donc, de limiter la propagation de fissure par fatigue du dépôt. Ce traitement thermique est réalisé à une température de recuit typique de 30°C au-dessus de la température de transition bêta. La température de transition bêta (ou, autrement appelée, température de transus bêta) est sensiblement égale à 995°C environ. Au-dessous de cette température, le titane se présente sous une forme biphasée alpha-bêta et se présente sous une forme bêta au-dessus de cette température. Cependant, il apparait que le traitement thermique de recuit bêta à 30°C de cette température de transition bêta ne permet pas de « casser » les macrostructures colonnaires et donc ne limite pas la propagation de fissure par fatigue du dépôt. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Pour cela, elle concerne un procédé de traitement d’une pièce comprenant un substrat en alliage de titane et un dépôt d’alliage de titane sur le substrat, le dépôt ayant été déposé sur le substrat par dépôt de matière sous flux d’énergie dirigée. Selon l’invention, le procédé comprend au moins les étapes suivantes : - une étape de traitement thermique consistant à chauffer la pièce jusqu’à une température de recuit maximale comprise entre 50°C et 250°C au-dessus de la température de transition bêta ; - une étape de refroidissement de la pièce. Ainsi, grâce à un traitement thermique permettant de chauffer la pièce à une température de recuit comprise entre 50°C et 250°C au-dessus de la température de transition bêta, les macrostructures colonnaires sont supprimées ou « cassées » et réorganisées de manière équiaxe. Le refroidissement contrôlé permet d’organiser la microstructure en colonies. Ces deux étapes améliorent le comportement en fatigue de la pièce qui présente plus particulièrement une meilleure tenue en propagation de fissure en fatigue. De plus, la température de recuit maximale est comprise entre 50°C et 150°C au-dessus de la température de transition bêta. De façon non limitative, la température de recuit maximale est égale à 100°C au-dessus de la température de transition bêta. Par ailleurs, la température de recuit maximale est maintenue pendant une durée comprise entre 30 min et 1 h 45 min. Avantageusement, l’étape de refroidissement de la pièce consiste à refroidir la pièce à une vitesse de refroidissement inférieure à 1°C/s. De préférence, l’alliage de titane correspond à un titane Ti-6AI-4V. L’invention concerne également une pièce comprenant un substrat en alliage de titane et un dépôt d’alliage de titane sur le substrat. Selon l’invention, la pièce a été traitée par un procédé de traitement tel que spécifié ci-dessus. L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’une pièce. Selon l’invention, le procédé de fabrication comprend au moins les étapes suivantes : - une étape de dépôt consistant à déposer au moins un dépôt d’alliage de titane sur un substrat d’alliage de titane par une méthode de dépôt de matière sous flux d’énergie dirigée, - une étape de traitement de la pièce par le procédé de traitement tel que spécifié ci-dessus. Par ailleurs, le procédé de fabrication comprend en outre une étape de finition consistant à usiner le dépôt après l’étape de traitement de la pièce pour obtenir un fini de la pièce. Brève description des figures Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. représente une vue en perspective d’un exemple de fabrication additive par dépôt de matière sous flux d’énergie dirigée. représente schématiquement le procédé de traitement. représente schématiquement le procédé de fabrication d’une pièce. représente une coupe transversale d’un exemple de dépôt d’une pièce qui n’a pas été soumise au procédé de traitement. Les couches de dépôt sont superposées de la gauche vers la droite. représente une coupe transversale d’un exemple de dépôt d’une pièce qui a été soumise au procédé de traitement dans lequel l’étape de traitement thermique à consister à chauffer la pièce jusqu’à une température de recuit maximale sensiblement égale à 30°C au-dessus de la température de transition bêta. Les couches de dépôt sont superposées de la gauche vers la droite. représente une coupe transversale d’un exemple de dépôt d’une pièce qui a été soumise au procédé de traitement dans lequel l’étape de traitement thermique à consister à chauffer la pièce jusqu’à une température de recuit maximale sensiblement égale à 50°C au-dessus de la température de transition bêta. Les couches de dépôt sont superposées de la gauche vers la droite. représente une coupe transversale d’un exemple de dépôt d’une pièce qui a été soumise au procédé de traitement dans lequel l’étape de traitement thermique à consister à chauffer la pièce jusqu’à une température de recuit maximale sensiblement égale à 100°C au-dessus de la température de transition bêta. Les couches de dépôt sont superposées de la gauche vers la droite. Procédé de traitement d’une pièce (1) comprenant un substrat (2) en alliage de titane et un dépôt (3) d’alliage de titane sur le substrat (2), le dépôt (3) ayant été déposé sur le substrat (2) par dépôt de matière sous flux d’énergie dirigée (4), caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : une étape (E1) de traitement thermique consistant à chauffer la pièce (1) jusqu’à une température de recuit maximale comprise entre 50°C et 250°C au-dessus de la température de transition bêta ; une étape (E2) de refroidissement de la pièce (1). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de recuit maximale est comprise entre 50°C et 150°C au-dessus de la température de transition bêta. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de recuit maximale est égale à 100°C au-dessus de la température de transition bêta. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la température de recuit maximale est maintenue pendant une durée comprise entre 30 min et 1 h 45 min. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape (E2) de refroidissement de la pièce (1) consiste à refroidir la pièce (1) à une vitesse de refroidissement inférieure à 1°C/s. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’alliage de titane correspond à un titane Ti-6AI-4V. Pièce comprenant un substrat (2) en alliage de titane et un dépôt (3) d’alliage de titane sur le substrat (2), caractérisée en ce qu’elle a été traitée par un procédé de traitement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. Procédé de fabrication d’une pièce, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : une étape (E01) de dépôt consistant à déposer au moins un dépôt (3) d’alliage de titane sur un substrat (2) d’alliage de titane par une méthode de dépôt de matière sous flux d’énergie dirigée (4), une étape (E02) de traitement de la pièce (1) par le procédé de traitement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape (E03) de finition consistant à usiner le dépôt (3) après l’étape (E02) de traitement de la pièce (1) pour obtenir un fini de la pièce (1).