L'alliage révolutionnaire de KIT : le futur de l'aviation est résistant à la chaleur !

L'alliage révolutionnaire de KIT : le futur de l'aviation est résistant à la chaleur !

Une équipe de recherche de l’Institut technologique de Karlsruhe (KIT) a développé un nouvel alliage métallique réfractaire offrant des propriétés prometteuses pour les applications à températures extrêmes. L'alliage composé de chrome, de molybdène et de silicium est malléable à température ambiante et reste stable jusqu'à environ 2 000 degrés Celsius. La résistance à l’oxydation est également l’une des propriétés exceptionnelles de cette nouvelle classe de matériaux. Cette découverte dans la revue scientifique Nature a été publié, marque une avancée importante dans la recherche fondamentale. Les matériaux résistant aux hautes températures sont particulièrement importants pour une utilisation dans les moteurs d'avions, les turbines à gaz et les appareils à rayons X.

Les métaux réfractaires précédents sont fragiles à température ambiante et s'oxydent à des températures comprises entre 600 et 700 degrés Celsius. Actuellement, on utilise des superalliages de nickel qui ne peuvent résister qu'à des variations de température allant jusqu'à 1 100 degrés Celsius maximum. Le nouvel alliage de KIT pourrait en revanche permettre de fabriquer des composants pour des températures supérieures à 1 100 degrés Celsius, ce qui permettrait d'augmenter les températures de fonctionnement des turbines afin de réduire la consommation de carburant d'environ 5 %. Ce développement n'est pas seulement techniquement pertinent, mais contribue également à réduire les émissions de CO₂ dans l'aviation et les turbines à gaz stationnaires.

Défis et potentiel d’amélioration

Malgré les progrès réalisés dans le domaine des alliages haute température, il reste encore des défis à relever. Un problème clé est la résistance à l'oxydation, en particulier à des températures comprises entre 600 °C et 800 °C, où il existe un risque de « pesting ». Cependant, au-dessus de 1 000 °C, une couche protectrice de borosilicate se forme qui protège le matériau de l'oxydation. Les recherches sur les alliages Mo-Si-B à base de métaux réfractaires montrent qu'ils représentent des alternatives prometteuses aux superalliages à base de nickel, notamment lorsqu'il s'agit de répondre aux exigences de l'industrie aérospatiale en matière de propriétés mécaniques et de résistance à l'oxydation, telles que Recherche Saxe-Anhalt détermine.

Afin d’améliorer encore les performances de ces nouveaux alliages, des processus complets de développement et d’optimisation sont nécessaires. Cela comprend l’établissement d’une filière de fabrication métallurgique des poudres utilisant l’alliage mécanique comme base. Les projets actuels se concentrent sur le développement de matériaux Mo-40V-9Si-8B avec un revêtement approprié pour vérifier les propriétés mécaniques et la résistance à l'oxydation de ces matériaux.

Perspectives d'avenir

Un autre objectif de la recherche est de développer des alliages métalliques capables de résister à des conditions extrêmes, notamment des températures élevées, des pressions élevées et des milieux corrosifs. Les alliages à base de Cr, qui présentent des propriétés physiques et mécaniques intéressantes, doivent être pris en compte. L'utilisation de joints labyrinthes en nid d'abeilles pour assurer l'étanchéité entre le rotor et le stator est également une approche visant à minimiser les fuites d'air et à augmenter l'efficacité des turbines d'avion, ce qui contribue à réduire les émissions de dioxyde de carbone, telles que Université des métaux de Bayreuth décrit.

Globalement, le développement de ces nouveaux alliages métalliques réfractaires représente une avancée significative qui a des implications à la fois industrielles et environnementales. À long terme, ces matériaux pourraient jouer un rôle crucial dans l’aérospatiale et d’autres industries où existent des températures élevées et des conditions exigeantes.