EOS NickelAlloy IN738 : une nouvelle ère pour les applications additives dans les turbines à gaz
15 NOVEMBRE 2024 | Temps de lecture : 5 min
En tant que leader mondial de la technologie de fabrication additive industrielle (FA), EOS s'engage à rester à la pointe de l'innovation avec des matériaux révolutionnaires qui établissent de nouvelles normes industrielles. L'alliage de nickel IN738 d'EOS en est un exemple.
Ce superalliage à haute performance est conçu pour être utilisé dans des applications exigeantes à haute température et à forte contrainte dans les moteurs de turbines à gaz.
L'ajout de l'IN738 marque une avancée significative dans le portefeuille de matériaux d'EOS, en répondant à certains des défis critiques auxquels sont confrontées diverses applications industrielles, notamment les turbines à gaz.
Relever les défis de la fabrication additive avec les superalliages
Les superalliages comme l'IN738 ont toujours été essentiels pour les industries qui ont besoin de matériaux capables de résister à des conditions extrêmes. Cependant, la fabrication additive de ces matériaux, en particulier par fusion laser sur lit de poudre (LPBF), a présenté des défis uniques. Historiquement, les superalliages fabriqués par LPBF ont été sujets à des problèmes tels que la microfissuration et une mauvaise performance de fluage, ce qui a limité leur adoption à plus grande échelle.
La microfissuration, en particulier, est un problème important dans le LPBF FA en raison de la présence d'éléments mineurs utilisés pour renforcer les joints de grains à haute température. L'élimination totale de ces éléments pour améliorer l'aptitude à la transformation entraîne toutefois un grave compromis dans les capacités du matériau à haute température, ce qui crée un compromis difficile.
Alliage de nickel EOS IN738 : optimisé pour la performance et la facilité de mise en oeuvre
Chez EOS, nous avons adopté une approche pionnière pour relever ces défis en développant une version modifiée de l'alliage IN738. Grâce à une recherche et un développement approfondis, soutenus par des simulations de solidification basées sur CALPHAD, nous avons optimisé la composition de l'alliage afin de conserver les éléments de renforcement critiques des joints de grains tout en minimisant leurs effets néfastes sur l'aptitude à la transformation.
Notre alliage modifié présente une réduction significative des tendances à la microfissuration par rapport à l'IN738 conventionnel. Ce résultat a été obtenu en ajustant soigneusement la composition des éléments d'alliage, ce qui a permis de traiter le matériau par LPBF avec une microstructure dense et exempte de fissures. Les simulations de solidification ont joué un rôle crucial dans la prévision et l'atténuation des risques associés aux différentes compositions, ce qui nous a permis d'affiner l'alliage avant de passer à la phase expérimentale.
Performances accrues dans les environnements à haute température
Les avantages de l'alliage de nickel IN738 d'EOS vont au-delà de l'amélioration de son aptitude au traitement. Lors d'essais de rupture sous contrainte, l'IN738 modifié a démontré une augmentation de 50 % de la durée de vie par rapport à la composition conventionnelle. Cette amélioration est essentielle pour les composants tels que les pales de turbines à gaz, qui fonctionnent en permanence dans des conditions de contraintes et de températures élevées. La limite d'élasticité remarquable de l'alliage signifie qu'il offre une meilleure durabilité et une plus grande fiabilité en service, ce qui prolonge considérablement la durée de vie de la pièce.
En outre, l'amélioration des performances de fluage de l'IN738 permet de produire des structures de refroidissement dans les pales de turbines avec des conceptions plus complexes et des applications similaires. Ces conceptions avancées sont essentielles pour améliorer l'efficacité et la longévité des turbines, d'autant plus que les températures de fonctionnement continuent d'augmenter. Avec l'IN738, nos clients peuvent concevoir des aubes qui nécessitent moins de refroidissement, grâce à la résistance et à la stabilité supérieures de l'alliage à haute température, combinées à des géométries de refroidissement plus efficaces qui ne sont possibles qu'en appliquant FA.
Avantages pour les industries de l'aérospatiale et de l'énergie
Pour les industries telles que l'aérospatiale et l'énergie, où l'efficacité et la durée de vie des composants sont primordiales, l'alliage de nickel IN738 d'EOS offre plusieurs avantages clés. La meilleure résistance au fluage de l'IN738 permet d'allonger le cycle de vie des composants, ce qui signifie que les turbines peuvent fonctionner plus longtemps sans qu'il soit nécessaire de remplacer fréquemment les pièces. Cela permet non seulement d'améliorer les performances globales des turbines, mais aussi de réduire considérablement les coûts de maintenance.
En particulier, les utilisateurs actuels de l'alliage de nickel IN939 d'EOS, qui a été largement utilisé pour des applications similaires, peuvent trouver des avantages substantiels à passer à l'IN738. Les performances supérieures à haute température et la facilité de mise en œuvre de l'IN738 constituent une raison convaincante pour les clients d'envisager le passage à ce nouveau matériau afin d'améliorer encore l'efficacité et la durabilité de leurs applications critiques.
Un engagement en faveur de l'innovation
L'engagement d'EOS à repousser les limites du possible sur le site FA est souligné par son investissement continu dans l'innovation des matériaux, l'alliage de nickel IN738 d'EOS en étant un exemple parmi d'autres. Cette application reflète notre volonté d'innover et de fournir à nos clients des matériaux de pointe qui leur permettent de relever leurs défis les plus urgents.
Pour l'avenir, nous continuons à explorer les possibilités d'optimisation de l'IN738 pour des applications encore plus exigeantes. Bien que nous nous concentrions sur les turbines à gaz, nous voyons un potentiel pour cet alliage dans d'autres applications de haute performance, telles que les turbocompresseurs marins, où des conditions de fonctionnement similaires prévalent.
Avec l'ajout de l'alliage de nickel IN738 d'EOS, le portefeuille de matériaux d'EOS témoigne de notre engagement inébranlable à faire progresser la technologie de fabrication additive. En relevant les défis de longue date associés aux superalliages dans le LPBF FA, nous permettons à nos clients des secteurs de l'aérospatiale et de l'énergie d'améliorer l'efficacité, la fiabilité et l'innovation de leurs opérations.
Si vous souhaitez en savoir plus sur l'alliage de nickel IN738 d'EOS, ses cas d'utilisation et les qualités du matériau, cliquez ici.
Inspirez vous
Contrôle des processus pour les applications à haute performance
Livre blanc
Téléchargez le livre blanc et un aperçu de la façon dont EOS peut aider votre processus de fabrication à répondre aux exigences de l'AMS 7003.
Fabrication additive en série pour les turbomachines
Webinaire
L'impression 3D de métaux (DMLS) offre les bonnes bases technologiques pour mettre en œuvre une stratégie de refroidissement optimisée et relever les défis des turbines alimentées à 100 % par de l'hydrogène.
