Dans les composants les plus exigeants des moteurs d'avion et des turbines à gaz, les superalliages à base de nickel constituent des matériaux critiques irremplaçables. Prenons l'exemple de l'alliage haute température à base de nickel K465 : il résiste à des températures extrêmes de 1 050 °C et est utilisé durablement dans les aubes directrices de turbines. Ces composants doivent maintenir leur intégrité structurelle et leur stabilité de performance sous des températures élevées et des contraintes importantes, exigences que les superalliages à base de nickel répondent parfaitement à leurs propriétés uniques.
Les superalliages à base de nickel sont des matériaux hautes performances composés d'une matrice de nickel (généralement plus de 50 % de nickel) alliée à de multiples éléments. Ils conservent des propriétés exceptionnelles dans des environnements extrêmes dépassant 600 °C, ce qui en fait la catégorie de résistance à haute température la plus répandue et la plus élevée de la famille des superalliages. En fonction de leurs mécanismes de renforcement, les superalliages à base de nickel sont principalement classés en deux catégories : durcis par mise en solution et durcis par précipitation.
La composition des superalliages à base de nickel est soigneusement étudiée et intègre généralement des éléments tels que le nickel, le chrome, le cobalt, le tungstène, le molybdène, l'aluminium et le titane . Par exemple, l'alliage Inconel 617 contient environ 20 % de chrome et 50 % de nickel, tandis que l'alliage K465 contient 9,5 à 11 % de tungstène et 5,1 à 6 % d'aluminium. Le chrome assure principalement la résistance à l'oxydation et à la corrosion, l'aluminium et le titane forment des phases de renforcement, et des éléments comme le tungstène et le molybdène contribuent au renforcement des solutions solides. Les entreprises de recyclage du nickel se concentrent sur la teneur en nickel des superalliages à base de nickel.
La société DONGSHENG Precious Metal Recycling propose des prix nettement plus élevés pour le recyclage des alliages à haute température à base de nickel par rapport aux tarifs généraux des alliages à haute température.
Les superalliages à base de nickel présentent des performances exceptionnelles, notamment dans les environnements à haute température. Ils possèdent une résistance remarquable à haute température, préservant ainsi leur stabilité structurelle et leurs propriétés mécaniques entre 700 °C et 1 100 °C. Par exemple, l'Inconel 617B atteint une résistance au fluage de 120 MPa à 700 °C après 100 000 heures. De plus, ces alliages offrent une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion, ainsi qu'une excellente résistance au fluage.
Les superalliages à base de nickel sont largement utilisés dans les composants aérospatiaux critiques tels que les aubes de turbine, les aubes directrices, les disques de turbine et les chambres de combustion. Dans la production d'électricité, ils sont utilisés dans les chaudières supercritiques fonctionnant à 700 °C, y compris les surchauffeurs et les réchauffeurs, avec des nuances comme l'Inconel 617 et le Haynes 230. Les prix des superalliages à base de nickel varient de quelques dizaines à plusieurs centaines de dollars par kilogramme, selon les exigences de l'application, la composition et la forme. Les coûts de recyclage de ces alliages sont également supérieurs à ceux des alliages classiques.
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