Résumé

Une étude corrélative-à haut rendement des propriétés mécaniques locales, de la composition chimique et de l'orientation cristallographique a été réalisée dans des zones sélectionnéest ed des spécimens moulés en Inconel 718 soumis à trois différents tempérament. Les spécimens ont montré une forte ségrégation de Nb à l'échelle des bras de dendrite, avec des teneurs locales en Nb variant entre 2% en poids dans lenoyau des bras de dendrite à 8% en poids dans les régions interdendritiques et 25% en poids dans la seconde particules de phase (carbures MC, phases Laves et aiguilles de phase δ). On a trouvé que lananodureté était fortement corrélée avec la teneur locale en Nb et les conditions de revenu. Au contraire, les modules élastiques d'indentationn'étaient pas influencés par la composition chimique locale ou les conditions de revenu, mais directement corrélés à l'orientation des grains cristallographiques, en raison de la forte anisotropie élastique des alliages denickel.

1. Introduction

 -Les superalliages polycristallins à base de Ni-base In718 moulés et forgés présentent une résistance à haute température et une résistance à la fatigue même dans des environnements oxydants et corrosifs [1]. De telles performances rendent ce matériau approprié pour une utilisation en tant que disques de turbine et certains composants statiques de moteurs aéronautiques fonctionnant à des températures allant jusqu'à 600-700 ºC [2]. La formulation de cet alliage comprend divers métaux de transition qui conduisent à un renforcement par solution solide, une précipitation via plusieurs particules de seconde phase, γ' ;, γ'' ;, δ (Ni3Nb), carbures MC et les phases Laves, ainsi que le raffinement de la taille des grains et une haute densité de doubles frontières [3]. Dans les processus de coulée, une ségrégation chimique se produit pendant la phase de solidification, ce qui entraîne des variations locales des propriétés mécaniques du matériau à l'échelle microstructurale quin'ont pas été étudiées auparavant.

Les progrès récents des méthodes de cartographie denanoindentation-à haute vitesse , comme XPM (Accelerated Property mapping) [4], permettent d'évaluer les variations locales des propriétés mécaniques de grandes surfaces avec des résolutions latérales de quelques micromètres. Ces valeurs de résolution sont similaires à celles généralement sélectionnées dans les techniques de microscopie électronique pour déterminer la composition locale et l'orientation cristallographique, telles que l'EDS (spectroscopie X-ray à dispersion d'électrons) et EBSD (diffraction de diffusion électronique en retour), respectivement. La dureté est généralement déterminée comme le rapport entre la charge d'indentation maximale et la surface projetée de l'empreinte résiduelle [5]. Néanmoins, lorsque la profondeur d'indentation varie denanomètres à quelques micromètres, une telle tâche devient fastidieuse, en particulier dans le cas de cartes denanoindentation-à grande vitesse oùe le but est de mesurer des milliers d'indentations. Ce problème peut être résolu par l'indentation instrumentée-sensing de profondeur, oùe la charge d'indentation (P) et la profondeur de pénétration (d) du pénétrateur sont enregistrées en continu. A condition que la géométrie du pénétrateur soit connue, la dureté et le module élastique peuvent être directement déduits des courbes de charge d'indentation-pénétration en utilisant la méthode d'Oliver et Pharr [6]. Dans le cas de cartes denanoindentation-à grande vitesse, il est cependant important de garder une trace de la géométrie du pénétrateur pendant le processus, car celle-ci peut être modifiée par l'usure de la pointe sur les milliers d'indentations impliquées dans le cartes.

Dans cette étude,nous corrélons les cartes XPM avec l'orientation cristallographique obtenue par EBSD et les cartes compositionnelles obtenues par EDS de zones sélectionnées de spécimens d'Inconel 718 coulés soumis à trois tempéraments différents. Les résultats de l'EDS ont montré une ségrégation aiguë du Nb dans les bras dendritiques et dans les régions interdendritiques qui conduisent à de forts gradients denano-dureté dans les cartes XPM. Néanmoins, les cartes XPM montrent des modules d'élasticité relativement constants à l'intérieur des grains,non influencés par la composition chimique locale mais une dépendance directe de l'orientation des grains, comme prévu pour les matériaux à forte anisotropie élastique comme lenickel. La détermination de la dépendance des propriétés mécaniques locales avec la ségrégation chimique est essentielle pour personnaliser les propriétés du matériau résultant pendant la coulée ou d'autres processus de solidification, tels que le soudage, la réparation ou l'impression 3D, pour optimiser les paramètres de traitement et pour développer des modèles basés sur la microstructure.

2. -Résultats 2.1.-Microstructure Le matériau utilisé dans la présente étude était un superalliage à base de Ni-cristallin polycristallin IN718, avec la composition moyenne indiquée dans le tableau 1.