Superalliage IN738LC

Imaginez le cœur d'un moteur à réaction, rugissant de flammes et supportant une chaleur et une pression inimaginables. C'est le monde des superalliages, une catégorie de matériaux spécialement conçus pour prospérer dans des conditions aussi hostiles. Et dans ce groupe d'élite, IN738LC se distingue comme un véritable champion.

Cet article plonge dans l'univers de l'IN738LC, en explorant sa composition, ses propriétés, ses applications et les variations spécifiques de poudre métallique disponibles pour les processus de fabrication additive de pointe.

IN738LC : Une superstar du nickel

Qu'est-ce que l'IN738LC ?

L'IN738LC, souvent appelé simplement IN738, est un superalliage à base de nickel. Cela signifie que le nickel constitue la base, mais que d'autres éléments comme le chrome, le cobalt et le niobium sont ajoutés de manière stratégique pour créer un matériau aux caractéristiques extraordinaires.

Propriétés clés de IN738LC

Voici ce qui fait de l'IN738LC le matériau de choix pour les environnements extrêmes :

• Résistance exceptionnelle à haute température : L'IN738LC est comme un athlète infatigable. Même à des températures brûlantes dépassant 1100°C (2012°F), il conserve sa remarquable résistance, ce qui le rend idéal pour les composants soumis à une chaleur intense.
• Résistance supérieure au fluage : Imaginez un métal qui s'étire lentement sous l'effet d'une contrainte constante. C'est le fluage, et l'IN738LC y résiste exceptionnellement bien. Cette propriété est cruciale pour les pièces soumises à des températures élevées prolongées, car elle les empêche de se déformer ou de perdre leur forme.
• Excellente résistance à l'oxydation : Les températures élevées vont souvent de pair avec l'oxygène, qui peut rapidement détériorer les métaux. L'IN738LC forme une couche d'oxyde tenace qui agit comme un bouclier, ralentissant considérablement ce processus destructeur.
• Bonne résistance à la fatigue thermique : Imaginez une pièce métallique qui se dilate et se contracte constamment sous l'effet des fluctuations de température. Ce cycle thermique peut entraîner des fissures de fatigue. L'IN738LC présente une résistance impressionnante à ce phénomène, ce qui garantit une plus longue durée de vie des composants.
• Soudabilité : Contrairement à certains superalliages, l'IN738LC peut être soudé à l'aide de techniques spécialisées. Cela permet de fabriquer des composants complexes à partir de plusieurs pièces.

Composition des IN738LC

La magie de l'IN738LC réside dans sa composition soigneusement équilibrée. Voici une répartition typique de ses éléments clés :

élément	% en poids	Rôle
Nickel (Ni)	Base	Base de l'alliage, assurant la résistance et la ductilité globales.
Chrome (Cr)	15-17	Améliore la résistance à haute température et la résistance à l'oxydation.
Cobalt (Co)	17-19	Améliore la résistance à haute température et la résistance au fluage.
Niobium (Nb)	2.5-3.5	Forme des précipités renforçants qui contribuent à la résistance à haute température.
Molybdène (Mo)	2-3	Améliore la résistance et les performances à haute température.
Titane (Ti)	1-1.5	Contribue à l'affinement et au renforcement du grain.
Aluminium (Al)	0.7-1.2	Améliore la résistance à l'oxydation.
Silicium (Si)	0,2 max	Favorise l'affinage et la désoxydation des grains.
Carbone (C)	0,1 max	Renforce l'alliage mais nécessite un contrôle minutieux pour éviter la fragilité.

Applications de l'IN738LC

Les propriétés uniques de l'IN738LC en font un matériau très recherché pour diverses applications exigeantes :

Application
Moteurs à turbine à gaz : Les aubes de turbines, les ailettes, les chemises de combustion et les composants de postcombustion bénéficient tous de la résistance exceptionnelle à haute température de l'IN738LC, de sa résistance au fluage et de sa résistance à l'oxydation.
Aérospatial : Qu'il s'agisse de sections chaudes de moteurs à réaction ou de composants de cellules d'avion exposés à des températures élevées, la résistance et la tolérance à la chaleur de l'IN738LC en font un atout précieux.
Turbines à gaz industrielles : Les turbines de production d'énergie fonctionnant à des températures et des pressions élevées font appel à l'IN738LC pour sa durabilité et sa résistance aux environnements difficiles.
Industrie pétrochimique : Les composants des réacteurs à haute température et des équipements de traitement bénéficient de la capacité de l'IN738LC à résister aux conditions extrêmes.

Variations des poudres métalliques pour la fabrication additive

Avec l'essor de la fabrication additive (impression 3D), l'IN738LC a trouvé une nouvelle jeunesse. Voici quelques variantes de poudres métalliques spécifiques disponibles pour créer des composants complexes à l'aide de cette technologie :

1. AM-SEAM IN738LC : Cette poudre atomisée au gaz présente une excellente fluidité et une densité d'empilement élevée, ce qui la rend idéale pour les géométries complexes.
2. Alliage de nickel EOS IN738LC : Cette poudre optimisée pour le laser d'EOS GmbH est conçue spécifiquement pour leurs systèmes de fabrication additive, ce qui garantit une imprimabilité constante et des résultats de haute qualité.
3. SLM Solutions IN738LC : Cette poudre de SLM Solutions est conçue pour les machines de fusion sélective par laser et offre d'excellentes propriétés mécaniques après traitement.
4. AP&C IN738LC : Cette poudre d'Additive Manufacturing Powders (AP&C) répond à une large gamme de processus de fabrication additive, offrant ainsi une option polyvalente aux utilisateurs.
5. Höganäs IN738LC : Cette poudre atomisée par gaz de Höganäs AB présente des caractéristiques d'écoulement supérieures et une distribution granulométrique serrée, ce qui permet de créer des caractéristiques complexes.

Au-delà des grands noms : Les nouveaux fournisseurs de poudres métalliques

Alors que les acteurs établis dominent le marché, de plus petites entreprises se démarquent avec des poudres métalliques IN738LC innovantes :

6. Potter & Brumfield IN738LC : Cette offre de Potter & Brumfield répond aux besoins spécifiques des clients et peut être personnalisée pour diverses applications de fabrication additive.
7. Exone IN738LC : Exone, connu pour ses imprimantes InnovateAM, propose également la poudre métallique IN738LC spécifiquement optimisée pour ses machines.
8. Additive Industries IN738LC : Cette entreprise, spécialisée dans la fabrication additive par jet de liant métallique, fournit de la poudre IN738LC formulée pour son procédé d'impression unique.
9. Elementum 3D IN738LC : Elementum 3D, leader dans la production de poudres métalliques, propose la poudre IN738LC connue pour sa grande pureté et sa qualité constante.
10. Poudres IN738LC conçues sur mesure : Plusieurs entreprises répondent à la demande croissante de poudres métalliques personnalisées. Elles peuvent adapter la taille des particules, leur morphologie et leur composition chimique pour répondre aux besoins d'applications spécifiques.

Choisir la bonne poudre métallique IN738LC

Avec autant d'options, le choix de la poudre métallique IN738LC idéale dépend de plusieurs facteurs :

• Processus de fabrication additive : Les exigences en matière de poudre varient selon les techniques d'impression 3D. Il convient de tenir compte de facteurs tels que la fluidité de la poudre, l'absorptivité du laser (pour les méthodes basées sur le laser) et la distribution de la taille des particules.
• Propriétés souhaitées : Les techniques de post-traitement utilisées peuvent influencer de manière significative les propriétés finales du composant imprimé. Choisissez une poudre qui offre la possibilité d'atteindre la résistance, la ductilité et les autres caractéristiques de performance souhaitées.
• Compatibilité avec les machines : Assurez-vous que la poudre choisie est compatible avec votre système de fabrication additive spécifique pour obtenir des résultats d'impression optimaux.
• Réputation du fournisseur : Recherchez des fournisseurs réputés qui ont prouvé leur capacité à fournir des poudres métalliques de haute qualité et homogènes.

Avantages et limites de la IN738LC

Avantages de l'IN738LC

• Excellente performance à haute température : Comme nous l'avons vu précédemment, l'IN738LC excelle dans des environnements où d'autres matériaux succomberaient à la chaleur. Il est donc irremplaçable pour diverses applications exigeantes.
• Bonne soudabilité : Alors que le soudage des superalliages peut s'avérer difficile, l'IN738LC offre une meilleure soudabilité que certains de ses homologues. Cela permet de créer des pièces complexes à partir de plusieurs sections soudées.
• Polyvalence : L'IN738LC trouve des applications dans diverses industries, de l'aérospatiale à la production d'énergie en passant par la pétrochimie. Sa capacité d'adaptation en fait un matériau précieux pour relever de nombreux défis techniques.
• Compatibilité avec la fabrication additive : La disponibilité des poudres métalliques IN738LC ouvre la voie à la création de composants complexes par impression 3D. Cela permet une liberté de conception et une réduction du poids dans certaines applications.

Inconvénients de l'IN738LC

• Coût élevé : Le processus de fabrication complexe et l'utilisation de matières premières coûteuses contribuent au coût relativement élevé de l'IN738LC.
• Densité : Comparé à d'autres matériaux, l'IN738LC est plus dense, ce qui peut être un inconvénient dans les applications où le poids est critique.
• Usinabilité : L'usinage de l'IN738LC peut s'avérer difficile et nécessite un outillage spécialisé en raison de sa résistance inhérente.
• Exigences en matière de post-traitement : Pour obtenir des propriétés mécaniques optimales, les composants IN738LC nécessitent souvent des étapes de post-traitement telles que le traitement thermique, ce qui augmente le temps et le coût de production.

Applications du superalliage IN738LC

Moteurs à turbine à gaz : Pour aller plus loin, voyons comment l'IN738LC redonne vie aux turbines à gaz. La chaleur incessante générée par la combustion exerce une pression énorme sur les pales et les aubes des turbines. La résistance exceptionnelle à haute température de l'IN738LC garantit que ces composants conservent leur forme et leur intégrité structurelle, ce qui permet au moteur de fonctionner efficacement. En outre, sa résistance au fluage empêche toute déformation excessive au fil du temps, garantissant ainsi des performances durables.

Au-delà des pales et des aubes de turbines : Les contributions de l'IN738LC aux moteurs à turbine à gaz ne se limitent pas à la section turbine. Voici d'autres composants cruciaux qui bénéficient de ce matériau remarquable :

• Revêtements de la chambre de combustion : La chambre de combustion est le cœur du moteur, où le carburant est brûlé pour générer des gaz chauds. L'excellente résistance de l'IN738LC aux températures élevées et à l'oxydation en fait un produit idéal pour les revêtements de chambre de combustion, qui subissent de plein fouet le processus de combustion.
• Composants de la postcombustion : Pour les moteurs à réaction nécessitant une poussée supplémentaire, des postcombusteurs sont utilisés. Ces composants fonctionnent à des températures encore plus élevées que la chambre de combustion, et l'exceptionnelle tolérance à la chaleur de l'IN738LC en fait un matériau essentiel pour les pièces de postcombustion.
• Systèmes d'échappement : Les gaz d'échappement chauds qui sortent du moteur peuvent endommager les composants du système d'échappement. La solidité et la résistance aux températures élevées de l'IN738LC garantissent la durabilité de ces pièces.

Applications aérospatiales : La recherche incessante d'efficacité et de performance dans l'aérospatiale repousse les limites de la science des matériaux. L'IN738LC joue un rôle essentiel dans divers composants aéronautiques :

• Buses d'échappement : Tout comme leurs homologues dans les moteurs à réaction, les tuyères d'échappement des avions sont soumises à des températures extrêmes. La capacité de l'IN738LC à résister à des conditions aussi difficiles en fait un matériau de choix pour ces composants critiques.
• Composants de la postcombustion : Pour les avions militaires qui ont besoin d'une poussée supplémentaire lors du décollage ou des manœuvres de combat, les postcombusteurs sont essentiels. La présence de l'IN738LC dans ces composants garantit qu'ils peuvent supporter l'immense chaleur générée.
• Structures de la cellule : Bien qu'il ne soit pas aussi répandu que dans les sections à haute température, l'IN738LC peut être utilisé stratégiquement dans des composants spécifiques de la cellule exposés à des températures élevées, tels que ceux situés à proximité des moteurs ou dans les sections à haute vitesse subissant un échauffement aérodynamique.

Turbines à gaz industrielles : La demande incessante de production d'électricité nécessite des turbines robustes et fiables. L'IN738LC joue un rôle clé dans la garantie d'un fonctionnement sans heurts :

• Pales et aubes de turbines : Tout comme dans les moteurs à réaction, la résistance exceptionnelle à haute température et la résistance au fluage de l'IN738LC en font un matériau de base pour les aubes de turbines et les ailettes des turbines à gaz industrielles.
• Revêtements de la chambre de combustion : Tout comme les moteurs à réaction des avions, les turbines à gaz industrielles utilisent également l'IN738LC pour les revêtements de chambre de combustion en raison de sa capacité à résister à la chaleur intense et à l'environnement hostile de la chambre de combustion.
• Collecteurs de gaz chauds : Ces canaux transportent les gaz chauds de la chambre de combustion vers la section de la turbine. La solidité et la résistance à la chaleur de l'IN738LC en font un produit adapté à ces composants critiques.

Industrie pétrochimique : Le monde de la pétrochimie implique divers processus qui se déroulent à des températures et des pressions extrêmes. L'IN738LC relève le défi de plusieurs façons :

• Réacteurs : Les réactions chimiques dans l'industrie pétrochimique nécessitent souvent des températures élevées. La capacité de l'IN738LC à maintenir sa résistance et son intégrité structurelle à de telles températures élevées le rend précieux pour la construction de cuves de réacteurs.
• Échangeurs de chaleur : Le transfert efficace de la chaleur est crucial dans de nombreux processus pétrochimiques. La combinaison de la résistance et de la bonne conductivité thermique de l'IN738LC le rend approprié pour les composants d'échangeurs de chaleur qui gèrent des températures élevées.
• Systèmes de tuyauterie : Certains segments des systèmes de tuyauterie dans les usines pétrochimiques transportent des fluides chauds et corrosifs. La solidité et la résistance aux températures élevées de l'IN738LC, ainsi que ses variantes appropriées résistantes à la corrosion, peuvent être utilisées pour de telles applications.

Spécifications, tailles, qualités et normes

L'IN738LC se présente sous différentes formes pour répondre aux besoins d'applications variées. Voici quelques spécifications clés :

• Formes du produit : L'IN738LC est généralement disponible sous forme de produits corroyés (barres, plaques, feuilles) et de poudres métalliques pour la fabrication additive.
• Tailles : La gamme de dimensions spécifiques varie en fonction de la forme du produit et du fournisseur. Les produits corroyés peuvent avoir une épaisseur de quelques millimètres à quelques centimètres et une longueur de quelques mètres. La taille des particules de poudre métallique est généralement mesurée en micromètres (microns).
• Grades : La composition de l'IN738LC peut varier légèrement en fonction du fabricant et des exigences spécifiques de l'application. Cependant, les propriétés de base restent constantes.
• Normes : L'IN738LC est généralement conforme aux normes aérospatiales internationales telles que l'AMS 5667 et aux normes nationales telles que l'ASTM B904.

Fournisseurs et tarification

En raison de la complexité du processus de fabrication et de l'utilisation d'éléments précieux, IN738LC peut être un matériau relativement coûteux. Le coût peut varier en fonction de la forme du produit (produits corroyés ou poudre métallique), de la quantité et du fournisseur. Il est recommandé de consulter des fournisseurs réputés pour obtenir les informations les plus récentes sur les prix.

Voici un tableau résumant certains des principaux fournisseurs mentionnés plus haut :

Fournisseur	Site web	Produits proposés
EOS GmbH	https://www.eos.info/	Poudre métallique EOS NickelAlloy IN738LC
Solutions SLM	https://nikon-slm-solutions.com/	SLM Solutions IN738LC poudre métallique
Poudres pour la fabrication additive AP&C	https://www.kennametal.com/us/en/products/additive-manufacturing/metal-powders-for-additive-manufacturing.html	AP&C IN738LC poudre métallique
Höganäs AB	https://www.hoganas.com/en/	Poudre métallique Höganäs IN738LC
Potter & Brumfield	https://www.te.com/en/products/brands/potter-brumfield.html	Potter & Brumfield IN738LC poudre métallique
Exone	https://www.exone.com/	Poudre métallique Exone IN738LC
Industries additives	https://www.additiveindustries.com/	Industries additives IN738LC poudre métallique
Elementum 3D	https://www.elementum3d.com/	Poudre métallique Elementum 3D IN738LC

FAQ

Q : Comment l'IN738LC se compare-t-il aux autres superalliages ?

R : L'IN738LC offre un bon équilibre entre la résistance à haute température, la résistance au fluage et la soudabilité. Comparé à d'autres superalliages, il n'est peut-être pas le meilleur dans toutes les catégories. Cependant, sa polyvalence globale et ses bonnes performances dans divers domaines en font un choix populaire pour diverses applications.

Q : L'IN738LC peut-il être usiné ?

R : Oui, l'IN738LC peut être usiné, mais en raison de sa résistance inhérente, il nécessite un outillage et une expertise spécialisés. Par rapport aux matériaux plus tendres, l'usinage de l'IN738LC peut être plus long et plus coûteux.

Q : Existe-t-il des alternatives à l'IN738LC ?

R : En fonction des exigences spécifiques de l'application, d'autres superalliages comme l'Inconel 625, le Haynes 282 ou même des céramiques avancées pourraient constituer des alternatives potentielles. Chaque matériau possède un ensemble de propriétés qui lui est propre. Il est donc essentiel de procéder à une évaluation minutieuse en tenant compte de facteurs tels que la température, les exigences en matière de résistance et le coût.

Q : Quelles sont les perspectives d'avenir de l'IN738LC ?

R : Avec les progrès constants de la fabrication additive, l'IN738LC devrait jouer un rôle encore plus important à l'avenir. La possibilité de créer des composants complexes et légers grâce à l'impression 3D ouvre la voie à des conceptions innovantes dans diverses industries. En outre, des recherches sont en cours pour améliorer les techniques de traitement et peut-être même la composition du matériau lui-même, ce qui accroît encore les capacités de l'IN738LC.

en savoir plus sur les procédés d'impression 3D