Mise au point de composés intermétalliques (aluminiures de fer)

CTIF travaille actuellement sur la mise au point d’un procédé d’élaboration d’un alliage intermétallique de type Fe₃Al ou FeAl (alliage « ordonné » de fer et d’aluminium) pour application à des carters de turbocompresseurs. Ce projet est mené en partenariat avec St Jean Industries Laval, spécialiste de la fabrication de ce type de pièces selon le procédé Croning en acier réfractaire (310S) ou en fonte GS.

Un alliage à fort potentiel dans le transport

L’alliage intermétallique TiAl, est désormais intégré au panel des alliages métalliques utilisés en aéronautique, en particulier dans la nacelle moteur et les recherches se poursuivent sur d’autres alliages –NiAl, Ni₃Al, Mo₂Si… Ces alliages sont appelés à être de plus en plus utilisés et transférés à d’autres domaines, mais devront faire face à des exigences de productivité. Des alliages intermétalliques basés sur le fer et l’aluminium –éléments relativement bon marché en comparaison du titane et du nickel – pourraient ainsi être utilisés dans le cas de l’industrie automobile, en permettant d’améliorer significativement les performances des moteurs (allègement, réduction des émissions) tout en baissant potentiellement le prix pièce. En effet, les aciers réfractaires 310S comportent 25 % de chrome et 20 % de nickel, ce qui en fait des alliages coûteux proches des superalliages.

Mise au point avec un procédé conventionnel

Le procédé mis au point par CTIF consiste en l’élaboration de l’alliage (en particulier l’introduction de l’aluminium), dans un bassin de traitement placé sur un caisson contenant le moule et préalablement inerté. Ce procédé appliqué aux alliages intermétalliques, également avec des carapaces Croning, permettrait de se passer de la fusion sous vide et de la fonderie à cire perdue.

Le projet de recherche actuellement en cours, a pour objectif de démontrer la faisabilité d’une pièce représentative en alliage intermétallique, en l’occurrence des aluminures de fer, choisis pour leurs propriétés : coût réduit et faible densité.

Les aspects qui font l’objet des investigations sont les suivants :

• Possibilité de transposition du procédé d’élaboration d’une fonte à 4% d’aluminium à un alliage intermétallique de type Fe₃Al ou FeAl, c’est-à-dire titrant 13,8 ou 32,5% d’aluminium, respectivement ;
• Détermination des principales propriétés de fonderie de ces alliages, en particulier : températures de début et de fin de solidification (liquidus et solidus), retrait lors de la solidification (tendance à la retassure), coulabilité ;
• Élaboration et coulée des alliages sans perte ni oxydation excessive de l’aluminium;
• Caractéristiques mécaniques et usinabilité des alliages élaborés.

A l’issue de ces premiers essais, l’objectif est de déterminer les paramètres les plus importants devant être pris en compte pour élaborer ces alliages en fonderie traditionnelle – moulage sable et coulée en atmosphère naturelle- pour un possible transfert en conditions industrielles d’ici quelques mois.

Contact Gilles Regheere

En savoir plus sur l’aide apporté par CTIF en matière d’innovation sur les métaux et les produits métalliques