Les paramètres de procédé contrôlent la performance en fatigue des superalliages FA

Le défi

L’Inconel 718 est le superalliage de référence pour les composants de turbines aérospatiales, où la performance en fatigue à très grand nombre de cycles est non négociable. Alors que la fusion laser sur lit de poudre évolue vers la production de ces pièces critiques pour la sécurité, les fabricants font face à une variable négligée : le choix du gaz de protection. L’argon et l’azote empêchent tous deux l’oxydation pendant l’impression, mais leurs effets sur la durée de vie en fatigue à long terme restaient mal compris.

La solution

Cette recherche a comparé l’IN-718 produit par L-PBF sous protection argon versus azote, caractérisant les défauts par microscopie optique, densité d’Archimède et tomographie aux rayons X, puis soumettant les échantillons à des essais VHCF à 20 kHz. Les résultats ont révélé un compromis critique : la protection azote produit une structure de grain plus fine mais introduit plus de porosités et d’inclusions. Ces défauts deviennent des sites d’amorçage de fissures, dégradant la performance en fatigue malgré l’affinement microstructural.

Les échantillons sous protection argon ont montré une dispersion de durée de vie en fatigue plus étroite et des mécanismes de rupture différents—les fissures s’amorcent à partir de caractéristiques microstructurales plutôt que de défauts, laissant des facettes caractéristiques aux sites d’amorçage.

Résultats

L’étude démontre que le choix du gaz de procédé impacte directement la fiabilité en fatigue des superalliages AM. Pour les applications aérospatiales critiques en fatigue, la protection argon offre une performance plus constante. Cette découverte donne aux fabricants un paramètre de procédé concret à contrôler lors de la qualification du L-PBF IN-718 pour les composants de turbines où une durabilité au milliard de cycles est requise.