Haute résistance au fluage des Aluminiures de Titane frittés par Spark Plasma Sintering

International audienceReducing fuel consumption, noise, and greenhouse gas emission of airplanes engines requires to use lighter materials. Titanium Aluminides (TiAl) are of great interest to be employed for high temperature applications like turbine blades as they are twice lighter than superalloys currently used. A few years ago, two engines produced by GENERAL ELECTRIC and SNECMA-SAFRAN including TiAl turbine blades have been certified. However, TiAl alloys still suffer from a poor ductility at room temperature, a difficult and expensive manufacturing process, and a limited creep resistance at working temperature. We adapted the Spark Plasma Sintering, a powder metallurgy technique, to produce near-net shape turbine blades with an optimized TiAl alloy containing heavy elements to enhance the creep resistance. In this paper, we will present a study of creep properties under extreme conditions such as 700 °C/300 MPa of TiAl alloys, sintered by SPS, able to resist more than 4000 h with a minimum creep rate of 3.5 × 10−9 s−1. These outstanding properties will be correlated with microstructure features, chemistry, and deformation mechanisms.Pour réduire la consommation de kérosène, le bruit et les émissions de gaz à effet de serre des moteurs d’avions, il est nécessaire d’utiliser des matériaux plus légers. Les Aluminiures de Titane (TiAl) sont d’un grand intérêt pour une utilisation à haute température comme celle des aubes de turbine étant donné qu’ils sont deux fois plus légers que les superalliages actuellement utilisés. Assez récemment, deux moteurs produits par GENERAL ELECTRIC et par SNECMA-SAFRAN ont été certifiés avec des aubes de turbine TiAl. Cependant, les alliages TiAl sont pénalisés par une faible ductilité à température ambiante, par une gamme de mise en œuvre difficile et coûteuse et par une résistance au fluage assez limitée aux températures d’utilisation. Nous avons adapté le procédé de Spark Plasma Sintering, une technique de métallurgie des poudres, pour réaliser des aubes de turbine proches des cotes en utilisant un alliage TiAl optimisé qui contient des éléments lourds pour améliorer la résistance au fluage. Dans ce papier, nous présenterons une étude des propriétés de fluage en conditions extrêmes telles que 700°C/300MPa pour des alliages TiAl, frittés par SPS, qui sont capables de résister plus de 4000 h avec une vitesse de fluage secondaire de 3,5.10-9.s-1. Ces propriétés remarquables seront corrélées aux caractéristiques microstructurales, à la chimie et aux mécanismes de déformation