Oxydation et corrosion à haute température de superalliages à base de nickel issus de la fabrication additive

La résistance à l’oxydation isotherme et cyclique de l’alliage 718 produit par le procédé de fusion sélective par faisceau laser (LBM) et par faisceau d’électrons (EBM) a été comparée à celle de l’alliage 718 forgé (AMS5662). Les essais d’oxydation isotherme à 850 °C sous air ont montré des tenues à l’oxydation similaires en termes de prise de masse et d’oxydation intergranulaire pour les trois alliages. L’effet de la rugosité sur les cinétiques d’oxydation a été quantifié et il a été démontré que la cinétique d’oxydation intergranulaire suit le modèle de Wagner de l’oxydation interne avec un contrôle partiel par la diffusion de Al en volume. Les essais d’oxydation cyclique à 900 °C ont montré une couche d’oxyde bien plus adhérente pour l’échantillon forgé que pour les échantillons LBM et EBM. Cela pourrait être dû à une quantité de soufre en solution plus importante dans les échantillons issus de la FA. La résistance à la corrosion chaude cyclique et à l’oxydation cyclique à 900 °C et 1100 °C de superalliages issus de la FA (Alliage A, IN738, C1023 et Hastelloy X) ont été comparées. Les essais réalisés sur le banc d’oxydation cyclique du CIRIMAT et sur le banc brûleur de Safran Helicopter Engine, ont montré des cinétiques de variation de masse similaires sur les deux bancs malgré les atmosphères très différentes, sauf pour les alliages fortement affectés par la corrosion chaude à 900 °C sur banc brûleur. Les alliages les plus sensibles à la corrosion chaude cyclique ont une plus faible teneur en Cr (Alliage A) et/ou une teneur élevée en Mo (C1023), et présentent de l’oxydation intergranulaire (Alliage A, C1023 et 738). Dans l’ensemble, pour les matériaux les plus denses, les résultats ne montrent pas de différences significatives entre les échantillons issus de la FA et ceux coulés, ce qui valide ces nouveaux procédés de fabrication du point de vue de la résistance à l’oxydation-corrosion à haute températur

High temperature oxidation of IN 718 manufactured by laser beam melting and electron beam melting: Effect of surface topography

The oxidation behaviour of IN 718 alloys produced by laser beam melting and electron beam melting was compared to that of the wrought alloy at 850 °C in laboratory air. Oxide scales of all alloys were similar in nature and morphology with small differences due to powder particles sintered on the surface of additive manufacturing parts. Nevertheless, major differences in surface topography were noticed, these could affect surface area estimations and consequentlymass gain estimations. A quantitative correlation was determined between apparent parabolic rate constant and surface area

Oxydation à haute température d’échantillons en Inconel 718 réalisés par fabrication additive : influence de l’état de surface et de la microstructure

Les matériaux issus de la fabrication additive sont-ils aussi performants que leurs homo-logues forgés ou coulés, en termes de résistance à l’oxydation ? Le comportement d’échan-tillons en IN 718 produits par fusion laser et faisceau d’électrons, est comparé à celui d’un alliage de référence forgé-traité

Intergranular oxidation of Ni-base alloy 718 with a focus on additive manufacturing

The intergranular oxidation in air at 850 °C of alloy 718 produced by laser beam melting and electron beam melting was compared to that of the wrought alloy. Quantitative analyses revealed that the amount of grain boundary oxidation was similar for these alloys. However, the additively manufactured ones presented deeper and thicker oxides at grain boundaries, due to grain size heterogeneity and to a smaller number of special boundaries. Results show that intergranular oxidation kinetics follows Wagner’s theory on internal oxidation considering not only O diffusion at the intergranular oxide/metal interfaces but also Al and Ti diffusion in the bulk

Oxidation behaviour of a CoNiCrAlY/h-BN based abradable coating

The oxidation resistance of a thermally sprayed CoNiCrAlY/h-BN abradable coating was studied at 750 and 900 °C. First, the high porosity of the abradable coating was carefully characterised in order to estimate the specific surface area of the coating, required to evaluate the oxidation kinetics. Then the formed oxides were investigated by XRD, Raman spectroscopy and SEM. At 900 °C, the mass variations exhibited a deviation from parabolic behaviour due to rapidly growing oxides. Meanwhile, at 750 °C, after a transient state, the oxidation rate reaches a steady state, indicating that a protective alumina scale was maintained at this temperature

High temperature oxidation and corrosion of ni base superalloys manufactured by additive manufacturing

La résistance à l’oxydation isotherme et cyclique de l’alliage 718 produit par le procédé de fusion sélective par faisceau laser (LBM) et par faisceau d’électrons (EBM) a été comparée à celle de l’alliage 718 forgé (AMS5662). Les essais d’oxydation isotherme à 850 °C sous air ont montré des tenues à l’oxydation similaires en termes de prise de masse et d’oxydation intergranulaire pour les trois alliages. L’effet de la rugosité sur les cinétiques d’oxydation a été quantifié et il a été démontré que la cinétique d’oxydation intergranulaire suit le modèle de Wagner de l’oxydation interne avec un contrôle partiel par la diffusion de Al en volume. Les essais d’oxydation cyclique à 900 °C ont montré une couche d’oxyde bien plus adhérente pour l’échantillon forgé que pour les échantillons LBM et EBM. Cela pourrait être dû à une quantité de soufre en solution plus importante dans les échantillons issus de la FA. La résistance à la corrosion chaude cyclique et à l’oxydation cyclique à 900 °C et 1100 °C de superalliages issus de la FA (Alliage A, IN738, C1023 et Hastelloy X) ont été comparées. Les essais réalisés sur le banc d’oxydation cyclique du CIRIMAT et sur le banc brûleur de Safran Helicopter Engine, ont montré des cinétiques de variation de masse similaires sur les deux bancs malgré les atmosphères très différentes, sauf pour les alliages fortement affectés par la corrosion chaude à 900 °C sur banc brûleur. Les alliages les plus sensibles à la corrosion chaude cyclique ont une plus faible teneur en Cr (Alliage A) et/ou une teneur élevée en Mo (C1023), et présentent de l’oxydation intergranulaire (Alliage A, C1023 et 738). Dans l’ensemble, pour les matériaux les plus denses, les résultats ne montrent pas de différences significatives entre les échantillons issus de la FA et ceux coulés, ce qui valide ces nouveaux procédés de fabrication du point de vue de la résistance à l’oxydation-corrosion à haute températureThe resistance to isothermal and cyclic oxidation of alloy 718 produced by laser beam melting (LBM) and electron beam melting (EBM) was compared to that of wrought alloy 718 (AMS5662). Isothermal oxidation tests at 850 °C in air showed similar oxidation behaviour in terms of weight gain and intergranular oxidation for all three alloys. The effect of roughness on oxidation kinetics was quantified and it was shown that the intergranular oxidation kinetics follow Wagner's model of internal oxidation partially controlled by the volume diffusion of Al. Cyclic oxidation tests at 900 °C showed a much more adherent oxide layer for the wrought sample than for the LBM and EBM samples. This could be due to a higher amount of sulphur in solution in the AM samples. The resistance to cyclic hot corrosion and cyclic oxidation at 900 °C and 1100 °C of superalloys from AM (Alloy A, IN738, C1023 and Hastelloy X) were compared. The tests carried out on CIRIMAT’s cyclic oxidation rig and on Safran Helicopter Engine’s burner rig showed similar mass variation kinetics on the two rigs despite the very different atmospheres, except for alloys strongly affected by hot corrosion at 900 °C on the burner rig. The alloys most susceptible to cyclic hot corrosion have a lower Cr content (Alloy A) and/or a high Mo content (C1023), and exhibit intergranular oxidation (Alloy A, C1023 and 738). Overall, for the densest materials, the results do not show significant differences between the samples made by AM and the cast samples. These results validate the use of these AM Ni-based superalloys, as far as high temperature oxidation-corrosion is concerned

Oxydation à haute température d’échantillons en Inconel 718 réalisés par fabrication additive : influence de l’état de surface et de la microstructure

International audienceLes matériaux issus de la fabrication additive sont-ils aussi performants que leurs homo-logues forgés ou coulés, en termes de résistance à l’oxydation ? Le comportement d’échan-tillons en IN 718 produits par fusion laser et faisceau d’électrons, est comparé à celui d’un alliage de référence forgé-traité

Cyclic oxidation of alloy 718 produced by additive manufacturing compared to a wrought-718 alloy

The cyclic oxidation resistance at 900 °C of the alloy 718 produced by laser beam melting and electron beam melting was compared to that of the wrought-718 alloy. Results showed large differences regarding the rate of oxide layer spallation. The wrought alloy presents much more adherent oxide scale. Moreover, the standard heat treatment and the surface grinding slightly delay the catastrophic spallation. The role of sulfur and manganese on the adhesion of the oxide scale is quantitatively discussed using thermodynamic modelling. This result may force restrictions on the chemical composition of the alloy 718 powder used for additive manufacturing