Inconel 718 – Alliage supraconducteur haute résistance pour les industries aérospatiale et automobile

L'Inconel 718 est un alliage nickelé de base à haute résistance et résistant à la corrosion, conçu pour performer exceptionnellement bien dans des environnements extrêmes. Composé principalement de nickel (50-55 %), de chrome (17-21 %), de fer (restant), ainsi que d'ajouts significatifs de molybdène (3 %), de niobium (5 %) et de titane (0,9-1,3 %), l'Inconel 718 est connu pour sa grande résistance et sa résistance exceptionnelle à l'oxydation et à la corrosion, même à haute température. L'alliage peut maintenir ses propriétés mécaniques à des températures allant des conditions cryogéniques jusqu'à environ 700 °C (1290 °F), ce qui en fait le choix idéal pour les applications à haute et basse température.

L'Inconel 718 possède également la capacité d'être traité thermiquement pour obtenir la combinaison souhaitée de résistance, de ductilité et de résistance à la fatigue. Ces qualités le rendent particulièrement utile dans les applications aérospatiales, automobiles et industrielles nécessitant des matériaux performants sous haute contrainte, haute pression et températures extrêmes.

Applications de l'Inconel 718

Grâce à sa excellente combinaison de résistance, de résistance aux hautes températures et à la corrosion, l'Inconel 718 est largement utilisé dans plusieurs industries, y compris l'aérospatiale, l'automobile et la production d'énergie. Certaines des principales applications de l'Inconel 718 incluent :

1. Aérospatial: L'Inconel 718 est couramment utilisé dans l'industrie aérospatiale, en particulier dans les moteurs à turbines, les moteurs-fusées et les composants structurels. Son excellent rapport solidité/poids, sa grande résistance à la fatigue et sa capacité à maintenir son intégrité structurelle dans des conditions de température extrême le rendent idéal pour les applications aérospatiales critiques, telles que les pales de turbine, les rotors et les chambres de combustion. L'alliage offre également de bonnes performances sous charges statiques et dynamiques, garantissant qu'il peut résister aux contraintes rencontrées lors du décollage, du vol et de l'atterrissage.

2. Industrie automobile : L'Inconel 718 est de plus en plus utilisé dans les applications automobiles, en particulier dans les pièces de moteur hautes performances telles que les turbocompresseurs, les vannes d'échappement et les pistons. La capacité de cet alliage à résister à la chaleur et aux contraintes élevées générées par les moteurs turbocompressés et autres composants à hautes performances en fait un matériau précieux pour l'industrie automobile. Il est également utilisé dans les systèmes d'échappement, où sa résistance à l'oxydation et à la corrosion est essentielle pour assurer des performances durables.

3. Turbines à gaz : L'Inconel 718 est souvent utilisé dans la production de composants pour les turbines à gaz industrielles, qui sont utilisées dans la production d'énergie et les applications aérospatiales. La résistance de l'alliage à la glissade, à la fatigue et à l'oxydation permet aux pales de turbine et à d'autres composants à haute tension de maintenir leur intégrité même après une exposition prolongée à des températures extrêmes et à des charges mécaniques.

4. Industrie nucléaire: L'Inconel 718 est également utilisé dans les réacteurs nucléaires, où les composants sont exposés à des températures élevées et à des environnements corrosifs. La résistance de l'alliage, sa résistance à la corrosion et sa résistance à la dégradation induite par le rayonnement en font un choix idéal pour les composants du réacteur, tels que les couvercles des vaisseaux de pression et les éléments internes du réacteur.

5. Applications maritimes et offshore: L'Inconel 718 est utilisé dans les environnements maritimes et offshore, où les composants sont exposés à l'eau de mer et à des conditions extrêmes. La résistance de ce matériau à la corrosion dans l'eau de mer et sa capacité à conserver ses propriétés mécaniques à haute température en font un choix idéal pour des applications telles que les échangeurs de chaleur, les pompes et les vannes dans les systèmes maritimes.

6. Applications industrielles : Au-delà de l'aérospatial et de l'automobile, l'Inconel 718 est également utilisé dans diverses applications industrielles impliquant des environnements à haute température et sous contrainte importante. Cela inclut des pièces dans les moteurs haute performance, les turbines à gaz et les usines de traitement chimique, où la résistance à la fois à la fatigue thermique et mécanique est critique.

Grade et spécifications

L'Inconel 718 est disponible sous diverses formes, telles que des barres, des feuilles, des plaques et des fils, et est souvent fabriqué selon des normes industrielles spécifiques pour garantir son aptitude aux applications haute performance. Certaines des principales grades et spécifications de l'Inconel 718 incluent :

1. UNS N07718 : Il s'agit de la désignation standard pour l'Inconel 718, largement utilisé dans l'aéronautique, l'automobile et d'autres industries haute performance. Il répond à des propriétés mécaniques et chimiques strictes, garantissant qu'il peut résister aux environnements les plus exigeants.

2. AMS 5662 : Une spécification pour l'Inconel 718 utilisée dans l'aéronautique et d'autres applications haute performance. Ce grade est connu pour ses excellentes propriétés mécaniques à haute température et sa capacité à maintenir sa résistance et sa résistance à la fatigue sur de longues périodes.

3. DIN 2.4668 : Ce grade européen standard d'Inconel 718 est souvent utilisé dans les applications industrielles et aéronautiques nécessitant une alliages haute performance pouvant fonctionner à des températures élevées et sous contrainte.

Processus de fabrication

La production de l'Inconel 718 implique plusieurs étapes clés pour garantir les propriétés souhaitées de l'alliage. Ces processus sont cruciaux pour s'assurer que l'alliage peut résister aux conditions extrêmes auxquelles il est soumis dans diverses applications.

1. Fusion et alliage : Les éléments d'alliage sont soigneusement mélangés dans un four à induction pour garantir que la composition chimique de l'Inconel 718 est précise. La composition est critique pour la résistance, la résistance à la corrosion et la résistance à l'oxydation à haute température de l'alliage.

2. Coulage : Après que l'alliage a été fondu, il est coulé en différentes formes telles que des lingots, des ingots ou des moules. Ceux-ci peuvent être transformés ultérieurement en la forme souhaitée, qu'il s'agisse de fil, de feuille, de plaque ou de barre.

3. Travail à chaud : Après la fonte, l'Inconel 718 subit des processus de travail à chaud tels que le forgeage ou le laminage pour former les formes requises. Cette étape affine la microstructure du matériau, améliorant ses propriétés mécaniques. Le processus de travail à chaud est souvent suivi d'un traitement thermique de solution pour obtenir une résistance et une ductilité optimales.

4. Travail à froid : Dans certains cas, l'Inconel 718 est travaillé à froid pour améliorer la finition de surface ou affiner davantage ses propriétés mécaniques. Les processus de travail à froid, tels que le tirage et le laminage, permettent d'obtenir des dimensions précises et d'améliorer la résistance et la dureté du matériau.

5. Traitement thermique: L'Inconel 718 est soumis à un traitement thermique, y compris le recuit en solution et les processus de vieillissement, pour augmenter sa résistance et sa résistance à la fatigue. Cette étape est cruciale pour obtenir les caractéristiques de performance souhaitées de l'alliage, y compris sa haute résistance à la traction, sa résistance à la fluage et sa meilleure résistance à la fatigue.

6. Finition : Après le traitement thermique, l'Inconel 718 peut être traité davantage par usinage ou des traitements de surface pour répondre à des exigences dimensionnelles et esthétiques spécifiques. Cela garantit que le matériau peut être utilisé dans des applications très sophistiquées avec de faibles tolérances et une intégrité de surface.

7. Contrôle et essais : Le contrôle qualité est essentiel pour garantir les performances de l'Inconel 718. Des tests complets, y compris des essais de traction, des essais de fatigue et des inspections dimensionnelles, sont réalisés pour s'assurer que le matériau répond aux exigences strictes des industries aérospatiale et automobile. Des techniques de contrôle non destructif (CND) telles que les tests ultrasonores ou aux rayons X sont également couramment utilisées pour détecter les défauts internes.

Exigences des utilisateurs

Lors du choix de l'Inconel 718 pour des applications aérospatiales, automobiles ou autres nécessitant des hautes performances, les utilisateurs recherchent généralement les attributs clés suivants :

1. Haute résistance et résistance à la fatigue : La superiorité de l'Inconel 718 en termes de résistance à la traction et à la fatigue est essentielle pour des applications telles que les pales de turbine, les composants moteurs et les pièces structurelles, où les composants sont soumis à des contraintes extrêmes pendant le fonctionnement.

2. Résistance à haute température: Les utilisateurs exigent que l'Inconel 718 conserve sa résistance et sa résistance à l'oxydation même à des températures dépassant 700 °C (1290 °F). Le matériau doit maintenir son intégrité dans des conditions de haute température, garantissant la durée de vie et la fiabilité des composants critiques.

3. Résistance à la corrosion : L'Inconel 718 offre une excellente résistance à la fois à la corrosion générale et à la corrosion localisée (comme la corrosion par piqûres et la corrosion interstitielle) dans des environnements agressifs. Cela le rend adapté pour des applications dans les industries aérospatiale, automobile et de traitement chimique, où l'exposition aux substances corrosives est fréquente.

4. Soudabilité : L'Inconel 718 est connu pour sa bonne soudabilité, qui est essentielle pour les applications où des pièces doivent être assemblées. La résistance de l'alliage aux fissurations à chaud et la facilité de soudage garantissent des joints solides et durables dans les composants critiques de l'aérospatial et de l'automobile.

5. Précision dimensionnelle : L'Inconel 718 est souvent utilisé dans des applications nécessitant des dimensions précises et des tolérances serrées. Les fabricants ont besoin que l'alliage soit constant et uniforme dans ses propriétés pour assurer la fiabilité et la sécurité du produit final.