Voir la traduction automatique
Ceci est une traduction automatique. Pour voir le texte original en anglais cliquez ici
#Actualités du secteur
{{{sourceTextContent.title}}}
Impression de nickel monocristallin par laser
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Une équipe de chercheurs du National Institute for Materials Science et de la Graduate School of Engineering de l'université d'Osaka, au Japon, a démontré avec succès la fabrication de nickel monocristallin par fabrication additive, et ils espèrent qu'il trouvera des applications dans l'aérospatiale.
{{{sourceTextContent.description}}}
Les métaux monocristallins sont très prisés pour les applications soumises à de fortes contraintes et déformations et dans des environnements à haute température, comme à l'intérieur d'un moteur à réaction. Ils se fissurent également moins pendant la fabrication. Ils sont généralement fabriqués par moulage.
Les aubes de turbine traditionnelles étaient autrefois de nature polycristalline, ce qui signifie que le matériau d'alliage est constitué de cristaux aléatoires formés lors du refroidissement de l'aube moulée. Les interfaces entre ces grains aléatoires sont appelées joints de grains et constituent un point de faiblesse dans la microstructure du matériau.
Une solution à ce problème a été trouvée en guidant soigneusement la croissance des germes cristallins à travers des caractéristiques géométriques à l'intérieur du moule pour guider la lame en cours de solidification vers un cristal unique.
Les monocristaux sont meilleurs pour la résistance, la stabilité thermique et, dans un avion, cela signifie une meilleure efficacité.
Vous pouvez voir l'image du cristal cylindrique formé dans le graphique ci-dessous.
Des recherches antérieures dans ce domaine ont démontré que ces monocristaux peuvent être fabriqués par fusion par faisceau d'électrons, mais en raison des exigences de vide de la fusion par faisceau d'électrons, son coût est prohibitif en tant que solution plus large.
Les chercheurs ont donc utilisé la fusion laser sur lit de poudre et, en modifiant le laser, ils ont réussi à imprimer les cristaux de manière à ce qu'ils soient alignés avec l'axe du cristal.
Plus précisément, ils ont utilisé un faisceau laser à sommet plat, qui fournit une intensité égale sur une section transversale du faisceau, ce qui entraîne la formation d'un bain de fusion plat sur le métal en poudre, ce qui favorise l'orientation correcte des cristaux formés.
À l'inverse, un laser présentant une distribution gaussienne de l'intensité produit davantage de défauts cristallins et une orientation plus aléatoire des grains.
Le résultat de l'utilisation du laser à sommet plat est la capacité de produire des monocristaux sans joints de grains qui sont résistants aux hautes températures typiques de l'intérieur des moteurs à réaction.
Comme indiqué précédemment, lors de la croissance des cristaux de manière traditionnelle, des cristaux d'ensemencement et des caractéristiques géométriques sont utilisés dans le moule pour guider la croissance des cristaux. Un avantage de l'utilisation de la fabrication additive pour créer des métaux monocristallins est qu'il n'est pas nécessaire de recourir à la phase de germination.
Cette technique peut être utilisée pour fabriquer une grande variété de matériaux monocristallins, notamment des matériaux résistant à la chaleur pour les moteurs à réaction et les turbines à gaz.
La technique d'impression 3D avec le laser à tête plate peut également être utilisée avec d'autres métaux et alliages pour créer une gamme de monocristaux parfaits pour les applications aérospatiales et de production d'énergie telles que les moteurs à réaction et les turbines à gaz respectivement.
Vous pouvez trouver l'article intitulé "Manufacturing single crystals of pure nickel via selective laser melting with a flat-top laser beam" dans le journal Additive Manufacturing Letters à ce lien https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000408