Relations entre métallurgie des brasures bases nickel et leurs propriétés pour application moteur aéronautique

Contexte : le brasage est un procédé couramment mis en œuvre chez Safran pour réaliser des assemblages d’alliages base nickel. Safran souhaite consolider ses connaissances des relations entre la mise en oeuvre du procédé (matériaux à assembler et métaux d’apport, paramètres de brasage, éventuels écarts à ces paramètres), métallurgie de la brasure (diffusion des espèces chimiques, microstructures se développant à l’interface) et propriétés mécaniques (traction en température, fluage, fatigue). Ces nouveaux apports doivent permettre à Safran d’optimiser le design des pièces assemblées par brasage et aussi de mieux traiter les écarts de paramètres opératoires.

Présentation détaillée : L’enjeu consistera à :

• identifier une fenêtre de paramètres opératoires (températures, durées de traitements thermiques, répétition de traitements thermiques en contexte de retouche et de réparation – avec un métal d’apport pouvant différer de celui de la brasure initiale, qualité de l’atmosphère de brassage (vide ou atmosphère neutre) ;
• identifier les mécanismes métallurgiques à l’œuvre en cours de brasage (diffusion d’espèces chimiques, formations de nouvelles phases, dilution) et également les mécanismes pouvant contrarier la réussite de l’opération de brasage ;
• mesurer l’effet sur les propriétés mécaniques (dureté, traction en température, fluage, fatigue).

Au cours de la thèse, plusieurs configurations de brasage (métaux à assembler, métaux d’apport associés) seront proposées par Safran. Les moyens mis en oeuvre sont essentiellement expérimentaux au cours de la thèse. La robustesse de procédé sera testée via :

• la réalisation de dispositifs permettant de faire varier le jeu et/ou l’effort appliqué lors du brasage ;
• des traitements thermiques de brasage en atmosphère plus ou moins protectrice et/ou vide de plus ou moins bonne qualité ;
• la détermination des paramètres de traitements thermiques prépondérants (température et durée du palier, vitesses de chauffage et de refroidissement,…)
• des essais de répétition du procédé sur une même pièce (configuration d’une retouche ou d’une réparation) ;
• essais de vieillissement en température des assemblages.

A l’issue de la thèse, les relations entre paramètres procédé, microstructures et propriétés mécaniques seront connues. Les données générées permettront d’établir des critères de qualité d’une brasure. Elles aideront également à modéliser le procédé et à la conception de nouvelles formulations de métaux de brasage (dans le cadre d’une autre étude de recherche).