Nimonic 80A – Alliage à base de nickel pour hautes températures
Nimonic 80A – Alliage à base de nickel pour hautes températures
Le Nimonic 80A est un alliage à base de nickel possédant une excellente résistance mécanique à haute température, une bonne résistance au fluage et à l’oxydation, adapté aux environnements exigeants tels que les moteurs d’avion, turbines à gaz, installations nucléaires et équipements de traitement thermique. Il est renforcé par un traitement de solution solide suivi d’un vieillissement, avec l’ajout d’aluminium (Al) et de titane (Ti) qui favorise la précipitation de la phase γ’ (Ni₃(Al,Ti)), augmentant ainsi considérablement la résistance au fluage.
1. Composition chimique nominale du Nimonic 80A (%):
Élément | Ni (Nickel) | Cr (Chrome) | Co (Cobalt) | Ti (Titane) | Al (Aluminium) | Fe (Fer) | Mn (Manganèse) | Si (Silicium) | Cu (Cuivre) | C (Carbone) | S (Soufre) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Teneur | Base | 18–21 | ≤2.0 | 1.8–2.7 | 1.0–1.8 | ≤3.0 | ≤1.0 | ≤1.0 | ≤0.2 | 0.06–0.12 | ≤0.015 |
Rôle des principaux éléments :
• Nickel (Ni) : Élément de base assurant résistance thermique et à la corrosion
• Chrome (Cr) : Améliore la résistance à l’oxydation et à la corrosion
• Titane (Ti) + Aluminium (Al) : Favorisent la formation de la phase γ’ qui améliore la résistance au fluage
• Fer (Fe) : Limité pour préserver les propriétés mécaniques à haute température
• Cobalt (Co) : Améliore la stabilité thermique et la résistance au fluage
• Carbone (C) : Augmente la dureté, mais peut causer la fragilisation s’il est trop élevé
• Soufre (S) : Strictement limité pour éviter les défauts lors du formage à chaud
2. Propriétés physiques
Propriété | Valeur |
|---|---|
Densité | 8.0 g/cm³ |
Température de fusion | 1320–1365 °C |
Capacité thermique massique | 460 J/(kg·K) |
Conductivité thermique | 11.3 W/(m·K) à 100 °C |
Résistivité électrique | 1.18 μΩ·m |
Coefficient de dilatation thermique | 12.8 × 10⁻⁶ /°C (20–1000 °C) |
Magnétisme | Non magnétique |
3. Propriétés mécaniques
(1) À température ambiante (après vieillissement)
Propriété | Résistance à la traction (MPa) | Limite d’élasticité (MPa) | Allongement (%) | Dureté (HB) |
|---|---|---|---|---|
Valeur typique | 1000 | 600 | 20 | 260–310 |
(2) À haute température
Température (°C) | Traction (MPa) | Limite d’élasticité (MPa) | Allongement (%) |
|---|---|---|---|
600 | 780 | 450 | 18 |
800 | 420 | 250 | 22 |
1000 | 120 | 70 | 40 |
(3) Résistance à la rupture par fluage
Température (°C) | Contrainte (MPa) | Temps à rupture (h) |
|---|---|---|
650 | 280 | 1000 |
700 | 230 | 1000 |
800 | 110 | 1000 |
4. Traitement thermique
Le Nimonic 80A est renforcé par traitement de solution solide suivi d’un vieillissement thermique :
Traitement | Température (°C) | Temps (h) | Refroidissement |
|---|---|---|---|
Solution solide | 1080–1120 | 2–4 | Refroidissement à l’air |
Vieillissement | 700–750 | 16 | Refroidissement à l’air |
Objectifs :
• Solution solide : Uniformiser la microstructure, améliorer la ductilité et la ténacité
• Vieillissement : Précipitation de la phase γ’ qui renforce la tenue mécanique à chaud
5. Caractéristiques principales
✅ Haute résistance à la traction jusqu’à 1000 MPa après vieillissement
✅ Excellente résistance au fluage pour les applications à longue durée à haute température
✅ Très bonne résistance à l’oxydation entre 850 et 1000 °C
✅ Bonne stabilité thermique : structure stable à chaud
✅ Très bonne soudabilité : compatible avec TIG, MIG, soudage par résistance, faisceau d’électrons
✅ Bonne usinabilité : tournage, fraisage, perçage, meulage possibles
6. Applications typiques
(1) Aéronautique et aérospatiale
• Aubes de turbine, chambres de combustion, systèmes d’échappement
• Pièces de turbocompresseurs exposées à haute température et haute pression
(2) Production d’énergie et nucléaire
• Pièces de turbine à gaz : aubes, pales, etc.
• Réacteurs nucléaires : assemblages de combustible et pièces structurelles
(3) Traitement thermique industriel
• Revêtements de fours, échangeurs thermiques, pièces de fours industriels
(4) Fixations et ressorts
• Boulons, rondelles pour haute température
• Ressorts résistants à la chaleur
(5) Autres
• Systèmes d’échappement automobile
• Composants résistants à la corrosion dans l’industrie chimique
7. Comparatif des alliages
Alliage | Composition principale | Température max (°C) | Résistance à l’oxydation | Résistance au fluage | Applications principales |
|---|---|---|---|---|---|
Nimonic 80A | Ni-Cr-Ti-Al | 1050 | Excellente | Élevée | Aéronautique, turbines à gaz |
Nimonic 75 | Ni-Cr-Ti | 1000 | Bonne | Moyenne | Fours industriels, fixations |
Inconel 718 | Ni-Cr-Fe-Nb | 1200 | Exceptionnelle | Très élevée | Aéronautique, nucléaire |
Hastelloy X | Ni-Cr-Fe-Mo | 1200 | Exceptionnelle | Très élevée | Aéronautique |
8. Formes disponibles
✅ Barres (Ø 5–200 mm)
✅ Tôles (épaisseur 0.5–50 mm)
✅ Tubes (Ø extérieur 6–100 mm)
✅ Fils (Ø 0.1–10 mm)
✅ Pièces usinées sur plan (personnalisées)
9. Commande et approvisionnement
Pour toute commande de Nimonic 80A ou d’autres alliages haute température (tels que Inconel 718, Hastelloy X), merci de fournir :
• Spécifications et dimensions (barre, tôle, tube, etc.)
• Quantité souhaitée
• Conditions d’utilisation (température, milieu corrosif, etc.)