Étude des mécanismes de formation des microstructures lors du brasage isotherme de superalliages à base de nickel

Résumé

Cette thèse avait pour but d’étudier les mécanismes de formation des microstructures lors du brasage isotherme utilisant des superalliages à base nickel pour métal de base. Les matériaux de base utilisés ont été les alliages Inconel 625 et MC2 et Ni pur. Le matériau d’apport a été l’alliage de brasage BNi-2. Dans un premier temps, les études ont été réalisées sur le Ni pur afin de comprendre la formation des microstructures sur une chimie plus simple que celle des superalliages. Deux types d’étude ont été faites, à température fixe en faisant varier le temps (cinétique isotherme), puis en faisant varier la température pour des temps de maintien fixes (cinétiques isochrones). La composition chimique et la nature cristallographique des phases impliquées ont pu être identifiées. La fraction de métal de base dissoute a été mesurée proportionnelle à l’épaisseur du matériau de brasage. Cela suggère que la composition chimique du liquide reste homogène avec la composition précise de l’équilibre initial au cours du processus de brasage. La fusion du joint se passe en deux étapes. Dans la première (basses températures), le métal d’apport est partiellement fondu et la diffusion du bore dans le Ni pur conduit à la formation par précipitation de fins borures de type Ni3B à l’interface. Dans la seconde étape (aux températures élevées), la fusion est complète et l’équilibre thermodynamique nécessite la dissolution d’une partie significative du nickel, ce qui implique également la dissolution des borures initialement formés. Dans un deuxième temps, la technique de placage de nickel ou, nickelage, a été mise en œuvre sur l’Inconel 625. Une fine couche de Ni d’épaisseur variable a été déposée afin d’observer la dissolution graduelle de l’Inconel et la formation des microstructures sous l’influence de la chimie du superalliage. Il a été observé que le placage épais n’empêche pas la précipitation dans le superalliage car le bore diffuse rapidement à travers le placage. Dans le placage d’épaisseur intermédiaire, il a été observé des microstructures fragiles de borures de nickel dans le joint brasé, car le placage limite la participation des éléments d’addition du métal de base. L’absence de placage sur le superalliage provoque la formation de borures de Nb et de Cr-Mo dans le joint brasé. La technique de quantification chimique par spectroscopie des rayons-X par dispersion d’énergie ou EDS a été optimisée pour les mesures sur le superalliage MC2 et l’alliage de brasage BNi-2. La méthode la plus précise pour quantifier le bore est par «différence de composition », permettant d’obtenir une précision de 5 at.% avec une acquisition optimisée des données et un système de post-traitement adéquat. La technique de diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) combinée à l’analyse EDS localisée s’est avérée précieuse pour identifier de façon concluante les précipités de borures de taille micrométrique.

Date	24 mars 2014
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Philippe Bocher (Directeur(-trice)) & Alain Hazotte (Codirecteur(-trice))