Des chercheurs renforcent l'Inconel 718 avec des nanocarbures

7 juin 2023

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Des chercheurs du Massachusetts Institute for Technology (MIT), aux États-Unis, et de l'Université technique d'Istanbul, en Turquie, ont rapporté ce qui est prétendu être un moyen relativement simple et peu coûteux de renforcer les poudres métalliques via l'ajout de nanofils de céramique. L'article, "Renforcement de l'Inconel 718 fabriqué de manière additive par la formation in situ de nanocarbures et de siliciures", a été publié dans le volume 76 d'Additive Manufacturing.

"Il y a toujours un besoin important de développement de matériaux plus performants pour les environnements extrêmes. Nous pensons que cette méthode a un grand potentiel pour d'autres matériaux à l'avenir", a déclaré Ju Li, professeur à Battelle Energy Alliance en génie nucléaire et professeur à Département de science et génie des matériaux (DMSE) du MIT.

L'approche de l'équipe commence avec l'Inconel 718, un superalliage populaire. Les chercheurs ont broyé des poudres commerciales d'Inconel 718 avec un petit nombre de nanofils de céramique, ce qui a entraîné "la décoration homogène de nano-céramique sur les surfaces des particules d'Inconel". La poudre résultante a ensuite été utilisée pour créer des pièces via la fabrication additive Laser Beam Powder Bed Fusion (PBF-LB).

Les chercheurs ont rapporté que les pièces fabriquées de manière additive avec leur nouvelle poudre indépendante de la machine ont beaucoup moins de porosité et moins de fissures que les pièces en Inconel 718 seul. Et cela, à son tour, conduit à des pièces plus solides qui présentent également un certain nombre d'autres avantages, tels que la ductilité et la résistance aux radiations et aux charges à haute température.

Xu Song, professeur adjoint à l'Université chinoise de Hong Kong qui n'a pas participé aux travaux, a commenté : « Dans cet article, les auteurs proposent une nouvelle méthode pour imprimer des composites à matrice métallique d'Inconel 718 renforcés par des nanofils [céramiques]. La dissolution in situ de la céramique induite par le processus de fusion au laser a amélioré la résistance thermique et la résistance de l'Inconel 718. De plus, les renforts in situ ont réduit la taille des grains et éliminé les défauts.Future impression 3D d'alliages métalliques, y compris la modification pour le cuivre à haute réflectivité et la suppression des fractures pour les superalliages, peuvent clairement bénéficier de cette technique."

Li a déclaré que le travail "pourrait ouvrir un nouvel espace énorme pour la conception d'alliages" car le taux de refroidissement des couches ultra-minces d'alliages métalliques fabriqués de manière additive est beaucoup plus rapide que le taux des pièces en vrac créées à l'aide de procédés conventionnels de solidification par fusion. En conséquence, "de nombreuses règles sur la composition chimique qui s'appliquent à la coulée en vrac ne semblent pas s'appliquer à ce type d'impression 3D. Nous avons donc un espace de composition beaucoup plus grand à explorer pour le métal de base avec des ajouts de céramique".

Emre Tekoğlu, l'un des principaux auteurs de l'article sur la fabrication additive, a ajouté : "Cette composition a été l'une des premières que nous ayons décidée, il était donc très excitant d'obtenir ces résultats dans la vie réelle. Il reste encore un vaste espace d'exploration. Nous continuerons à explorer de nouvelles formulations de composites Inconel pour aboutir à des matériaux capables de résister à des environnements plus extrêmes."

Alexander O'Brien, un autre auteur principal, a conclu : "La précision et l'évolutivité qui accompagnent l'impression 3D ont ouvert un monde de nouvelles possibilités pour la conception de matériaux. Nos résultats ici sont une première étape passionnante dans un processus qui aura sûrement un impact majeur impact sur la conception du nucléaire, de l'aérospatiale et de toute la production d'énergie à l'avenir."

"Renforcement de l'Inconel 718 fabriqué de manière additive par la formation in situ de nanocarbures et de siliciures" est disponible ici.

www.mit.edu

www.mme.itu.edu.tr

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