EP1428600B1 - Materiau pulverulent pour joint d'etancheite abradable - Google Patents

Materiau pulverulent pour joint d'etancheite abradable Download PDF

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EP1428600B1
EP1428600B1 EP03292937A EP03292937A EP1428600B1 EP 1428600 B1 EP1428600 B1 EP 1428600B1 EP 03292937 A EP03292937 A EP 03292937A EP 03292937 A EP03292937 A EP 03292937A EP 1428600 B1 EP1428600 B1 EP 1428600B1
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EP
European Patent Office
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powder
material according
metal powder
total weight
metal
Prior art date
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EP03292937A
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Philippe Le Biez
Philippe Perruchaut
Karim Larabi
Pierre Bertrand
Christian Coddet
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
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Publication date
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0094—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with organic materials as the main non-metallic constituent, e.g. resin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
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Definitions

  • the present invention relates to the general field of powder materials for the formation of abradable seals. It finds its application particularly in the field of turbomachines.
  • abradable seals Materials having a property of abradability are commonly used in many applications, and especially for the formation of seals.
  • the abradable seals are in particular used at the rotating parts of a turbomachine, such as compressors, to reduce air or gas leakage that can affect the efficiency of the turbomachine.
  • a turbomachine compressor consists of a plurality of blades attached to a shaft which is mounted in a fixed ring. In operation, the shaft and vanes rotate inside the compressor ring.
  • the inner surface of the compressor ring is generally covered with a coating of abradable material and the compressor shaft is mounted in the compressor ring so that the top of the blades is as close as possible to the compressor. abradable coating.
  • abradable coating The role of such an abradable coating is thus to form a seal between the fixed parts and the moving parts of the compressors of a turbomachine.
  • the seal of abradable material provides a reduced clearance without deteriorating the rotor parts coming into contact.
  • the interferences between the fixed and mobile parts of the compressors are due essentially to the differential expansions of the fixed and mobile parts during transient operating conditions of the compressors. Vane creep, unbalance and vibration phenomena can also cause such interference.
  • these different materials can be divided into two main categories: the materials having a silicon-based metal powder (for example, a material comprising an AlSi alloy and an organic powder) and the materials having a chromium-nickel metal powder; (For example, a material containing a NiCrAl alloy and a ceramic, organic or clay powder).
  • a silicon-based metal powder for example, a material comprising an AlSi alloy and an organic powder
  • the materials having a chromium-nickel metal powder for example, a material containing a NiCrAl alloy and a ceramic, organic or clay powder.
  • silicon-based materials have satisfactory abradability and erosion characteristics but their use at high temperatures is limited. It is known, for example, the powder material described in the patent US 5,434,210 . This material is limited to a temperature of use of about 400 ° C. Above this temperature, the metal matrix of this material shrinks and densifies, which can lead to wear on the top of the vanes vis-à-vis.
  • chromium and nickel-based materials are relatively stable and resistant to high temperature but have too low abradability and erosion characteristics, especially when they are deposited opposite alloy compressor blades.
  • uncoated titanium For example, a NiCrAl alloy, although having a good temperature behavior, is relatively hard and thus causes excessive wear of the blades.
  • the present invention therefore relates to a powder material for the formation of an abradable coating for seals that meet the criteria listed above.
  • Another object of the invention is to form an abradable coating which has satisfactory strength for applications at temperatures up to 550 ° C.
  • Yet another object of the invention is to provide an abradable seal that can be used against titanium alloy blades or wipers without the need for a protective coating at the top thereof.
  • this new powder material is superior to those of materials currently used for the formation of abradable joints.
  • the applicant has indeed noticed that the temperature of the eutectic bearing of an alloy AIMn or AlCa is sufficiently high compared to that of an AlSi alloy for example, so that it makes it possible to reach temperatures of the order of 550 ° C without transformation or degradation of the material.
  • an organic powder is added in order to increase the porosity of the coating obtained, to promote abradability during contact between fixed and moving parts and to allow the temperature rise of the coating.
  • a solid ceramic lubricating powder advantageously makes it possible to obtain a sufficient inter-lamellar decohesion so as not to generate heating at the blades during contact between fixed and moving parts.
  • the pulverulent material obtained thus meets the criteria mentioned above. It is perfectly suited to the formation of an abradable coating, in particular for the compressor seals of a turbomachine.
  • the ceramic powder comprises one of the following components: boron nitride, molybdenum disulfide, graphite, talc, bentonite, and mica
  • the organic powder comprises one of the following components: polyester, polymethylmethacrylate, and polyimide.
  • the metal powder is between 65% and 95%, the ceramic powder between 3% and 20% and the organic powder between 5% and 20% of the total weight of the material.
  • the metal powder comprises one or more of the following additional elements: chromium, molybdenum, nickel, silicon and iron.
  • Manganese or calcium forming the metal powder represents advantageously between 5% and 20% and the additional element or elements represent at most 10% of the weight of the metal powder.
  • the metal powder comprises an AlMn5 alloy
  • the ceramic powder is hexagonal boron nitride
  • the organic powder is polyester.
  • the powdery material according to the invention is intended to form an abradable material such as a coating for compressor seals or turbine rings, for example.
  • the powder material consists essentially of a metal powder alloy predominantly aluminum-based.
  • the second main metal element of this alloy may be manganese or calcium, up to 5% to 20% by weight of the metal powder.
  • the metal powder may further comprise one or more of the following additional metal elements: chromium, molybdenum, nickel, silicon and iron.
  • additional metal elements chromium, molybdenum, nickel, silicon and iron.
  • the individual quantity of each of these additional elements does not exceed 5% of the weight of the metal powder, and the cumulative quantity of these additional elements does not exceed 10% of that same weight.
  • the powder material further comprises an organic powder comprising one or more of the following components: polyester, polymethyl methacrylate, and polyimide. It may also be composed of any other polymer-type material, for example polyethylene, polyvinyl acetate or polyaramid.
  • a ceramic powder can be advantageously added. It comprises one or more of the components selected from the group of solid ceramic lubricants: boron nitride, molybdenum disulfide, graphite, talc, bentonite, and mica. It can also be composed of other layered materials based on silicates such as kaolin and other clays.
  • the metal, lubricating and organic powders thus prepared are preferably mixed in the following proportions: the metal powder represents between 65% and 90% of the total weight of the material; Ceramic powder varies between 5% and 20% and the organic powder between 5% and 15%.
  • the mixing of the powders can be carried out mechanically.
  • This method consists of mechanically mixing the various components and, thanks to the compression and shearing forces generated by the mixer, to obtain agglomerates constituted by each of the initial components.
  • the mixture can also be obtained by another process such as agglomeration-drying or melt-milling.
  • the powder material consists of a metal powder made of aluminum and manganese alloy (AlMn5), a hexagonal boron nitride (hBN) ceramic powder and an organic polyester powder.
  • AlMn5 alloy represents approximately 75% of the total weight of the material
  • the hexagonal boron nitride represents approximately 15% of the total weight
  • the polyester represents approximately 10% of the total weight of the material.
  • the pulverulent material thus obtained is intended to be thermally sprayed according to known techniques (by plasma or flame for example) in order to form an abradable coating.
  • a powder mixture for thermal spraying was prepared by mechanically mixing 75% by weight of AlMn5 powder with 10% by weight of PE and 15% by weight of hBN.
  • a nickel-based substrate was coated with a NiAl5 sublayer.
  • the powder thus obtained was then sprayed with plasma on this substrate.
  • the spray parameters used in this test are grouped in the following table: Plasma gas Argon Hydrogen Flow rates (L / min) 50-70 2,5-5 Pressure (kPa) 100-150 120-170 Intensity (A) 500 Voltage (V) 31 Projection distance 130 mm
  • the parameters of the injector used are as follows: Diameter of the nozzle 6 mm Size of the injector 2 mm Angle of the injector 90 degrees Movement speed 1600 mm / s Sweep interval 5.5 mm
  • the coating obtained following this spraying forms an abradable coating which has a thickness of about 3 mm.
  • the hardness of the coating was measured using the Rockwell R15Y indentation scale which indicates the hardness of a coating.
  • the coating under test has an indentation value R15Y of the order of about 70.
  • the substrate sample thus coated then underwent a sublimation step at 500 ° C for four hours. At the end of this sublimation, the coating has an indentation value R15Y of the order of about 60.
  • the coating was evaluated on an abradability bench facing uncoated titanium alloy blades. Wearability of this seal was measured under the following test conditions: Test temperature Ambient temperature Number of blades 3 Thickness of the blades 0.8 mm Speed of the ends of the blades 200 m / s Incursion speed 0.15 mm / s Penetration 0.5 mm
  • the abradable seal thus obtained has good erosion resistance properties compared to the conventional joint of Table II. It is capable of wear by contact with blades of metal alloys, especially uncoated titanium alloys, without causing wear of the latter.
  • the metallurgical stability of this seal still allows it to withstand high temperatures of the order of 550 ° C, unlike the classic joint of Table II which can not withstand such high temperatures.

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Description

    Arrière-plan de l'invention
  • La présente invention se rapporte au domaine général des matériaux pulvérulents destinés à la formation de joints d'étanchéité abradables. Elle trouve son application notamment dans le domaine des turbomachines.
  • Les matériaux ayant une propriété d'abradabilité sont couramment utilisés dans de nombreuses applications, et notamment pour la formation de joints d'étanchéité. Les joints d'étanchéité abradables sont en particulier utilisés au niveau des parties rotatives d'une turbomachine, telles que les compresseurs, afin de réduire les fuites d'air ou de gaz pouvant affecter le rendement de la turbomachine.
  • Un compresseur de turbomachine consiste en une pluralité d'aubes fixées sur un arbre qui est monté dans un anneau fixe. En fonctionnement, l'arbre et les aubes tournent à l'intérieur de l'anneau de compresseur.
  • Pour garantir un rendement efficace de la turbomachine, il est important de réduire le plus possible les fuites d'air et de gaz dans les sections de compression de la turbomachine. Cette réduction des fuites s'obtient en minimisant le jeu existant d'une part entre le sommet des aubes et la surface interne de l'anneau de compresseur et d'autre part entre les viroles inter-disques et la surface externe du redresseur. Cependant, la dilatation thermique et centrifuge des aubes des compresseurs rend difficile l'obtention de faibles jeux entre le sommet des aubes et la surface interne de l'anneau de compresseur.
  • Dans ces conditions, la surface interne de l'anneau de compresseur est généralement recouverte d'un revêtement en matériau abradable et l'arbre du compresseur est monté dans l'anneau de compresseur de sorte que le sommet des aubes soit le plus proche possible du revêtement abradable. Le rôle d'un tel revêtement abradable est donc de former un joint d'étanchéité entre les parties fixes et les parties mobiles des compresseurs d'une turbomachine.
  • En effet, dans le cas de contacts entre les parties fixes et mobiles du compresseur, le joint d'étanchéité en matériau abradable permet d'obtenir un jeu réduit sans pour autant détériorer les pièces du rotor entrant en contact. Les interférences entre les parties fixes et mobiles des compresseurs sont dues essentiellement aux dilatations différentielles des parties fixes et mobiles lors de régimes transitoires de fonctionnement des compresseurs. Des phénomènes de fluage des aubes, de balourd et de vibration peuvent également engendrer de telles interférences.
  • Dans ces situations d'interférences, il est important que les joints d'étanchéité répondent aux critères suivants :
    • le sommet des aubes ne doit pas subir d'usure trop importante. En effet, bien qu'une faible usure soit tolérée, il est préférable, lors d'un contact, que ce soit le joint d'étanchéité qui soit endommagé ;
    • les contacts entre le sommet des aubes et les joints ne doivent pas engendrer d'échauffement des aubes, notamment dans le cas d'aubes en alliage de titane pour lesquelles de tels échauffements peuvent conduire à un début de feu ;
    • les joints d'étanchéité doivent résister à l'érosion provoquée par le flux gazeux circulant dans la veine du compresseur ;
    • les joints d'étanchéité doivent également conserver les propriétés d'abradabilité dans un environnement oxydant et corrosif. En effet, l'élévation de la température dans les compresseurs provoque une oxydation et les gaz de combustion de la turbomachine ainsi que l'air extérieur engendrent une corrosion de l'environnement ;
    • en cas d'usure des joints d'étanchéité, les résidus ne doivent pas provoquer l'obstruction des orifices destinés au refroidissement des compresseurs ;
    • enfin, le matériau abradable formant les joints d'étanchéité doit résister aux fortes températures sans présenter de modifications telles que le durcissement, la fragilisation et la décohésion qui pourraient dégrader ses capacités d'abradabilité. Le matériau abradable doit en effet être capable de supporter les différents cycles de fonctionnement de la turbomachine sans se dégrader.
  • De nombreux matériaux pulvérulents destinés à la formation de joints d'étanchéité abradables ont été proposés. On pourra se référer par exemple aux documents EP-A-1 010 861 , GB-A-1 077 256 , EP-A-0 486 319 et aux publications POKROKY PRASKOVE MET., SBORNIK KONF., BRNO (1954), Vol. Date 1953, p. 336-348 « Porous bearings for iron parts in industry» BELAK JAROSLAV, TRANS. NONFEROUS MET. SOC. CHINA, Vol. 8, N° 3, sept. 1998, P.412-16 « Effects of high-energy ball milling on structure and mechanical properties of L12 intermetallic compound Al167Mn8Ti25 » FU YUNYI, IRON AND STELL INSTIT. (LONDON), SPEC. RPE. (1956), Vol. Date 1954, N° 58, p. 242-248, Preparation of high-modulus aluminium alloys by powder metallurgy» N.F. MACDONALD. Ces différents matériaux peuvent se classer principalement en deux catégories : les matériaux ayant une poudre métallique à base de silicium (par exemple, un matériau comprenant un alliage AlSi et une poudre organique) et les matériaux ayant une poudre métallique à base de chrome et de nickel (par exemple, un matériau contenant un alliage en NiCrAl et une poudre céramique, organique ou argile). Ces matériaux abradables présentent toutefois des inconvénients selon la catégorie à laquelle ils appartiennent.
  • En effet, les matériaux à base de silicium possèdent des caractéristiques d'abradabilité et d'érosion satisfaisantes mais leur utilisation à des températures élevées est limitée. On connaît, par exemple, le matériau pulvérulent décrit dans le brevet US 5,434,210 . Ce matériau est limité à une température d'utilisation de 400°C environ. Au-dessus de cette température, la matrice métallique de ce matériau se rétracte et se densifie ce qui peut entraîner des usures sur le sommet des aubes en vis-à-vis.
  • Quant aux matériaux à base de chrome et de nickel, ils sont relativement stables et résistants à haute température mais présentent de trop faibles caractéristiques d'abradabilité et d'érosion, notamment lorsqu'ils sont déposés en regard d'aubes de compresseur en alliage de titane non revêtues. Par exemple, un alliage NiCrAl, bien qu'ayant un bon comportement en température, est relativement dur et provoque ainsi des usures trop importantes des aubes.
  • Pour pallier un tel inconvénient, il est possible d'avoir recours à un revêtement protecteur au sommet des aubes. Cependant, l'utilisation d'un tel revêtement est particulièrement coûteuse.
    • Objet et résumé de l'invention
  • La présente invention a donc pour objet un matériau pulvérulent destiné à la formation d'un revêtement abradable pour joints d'étanchéité qui répondent aux critères énumérés ci-dessus.
  • Un autre objet de l'invention est de former un revêtement abradable qui présente une tenue satisfaisante pour des applications à des températures pouvant atteindre 550°C.
  • Encore un autre objet de l'invention est de réaliser un joint d'étanchéité abradable utilisable face à des aubes ou des léchettes en alliage de titane sans avoir recours à un revêtement protecteur au sommet de celles-ci.
  • A cet effet, il est prévu un matériau pulvérulent selon la revendication 1.
  • Les propriétés thermiques de ce nouveau matériau pulvérulent sont supérieures à celles des matériaux actuellement utilisés pour la formation de joints abradables. La déposante a en effet remarqué que la température du palier eutectique d'un alliage AIMn ou AlCa est suffisamment élevée comparée à celle d'un alliage AlSi par exemple, de sorte qu'elle permet d'atteindre des températures de l'ordre de 550°C sans transformation ni dégradation du matériau.
  • Avantageusement, une poudre organique est ajoutée afin d'augmenter la porosité du revêtement obtenu, de favoriser l'abradabilité lors de contacts entre parties fixes et mobiles et de permettre l'élévation en température du revêtement.
  • De plus, l'ajout d'une poudre lubrifiante en céramique solide permet avantageusement d'obtenir une décohésion inter-lamellaire suffisante pour ne pas générer d'échauffement au niveau des aubes lors de contacts entre parties fixes et mobiles. Le matériau pulvérulent obtenu répond ainsi aux critères mentionnés ci-dessus. Il est parfaitement adapté à la formation d'un revêtement abradable, notamment pour les joints d'étanchéité des compresseurs d'une turbomachine.
  • Avantageusement, la poudre céramique comprend l'un des composants suivants : nitrure de bore, disulfure de molybdène, graphite, talc, bentonite, et mica, et la poudre organique comprend l'un des composants suivants : polyester, polyméthylméthacrylate, et polyimide.
  • De préférence, la poudre métallique représente entre 65% et 95%, la poudre céramique entre 3% et 20% et la poudre organique entre 5% et 20% du poids total du matériau.
  • La poudre métallique comprend l'un ou plusieurs des éléments additionnels suivants : chrome, molybdène, nickel, silicium et fer. Le manganèse ou le calcium formant la poudre métallique représente avantageusement entre 5% et 20% et le ou les éléments additionnels représentent au plus 10% du poids de la poudre métallique.
  • Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, la poudre métallique comprend un alliage AlMn5, la poudre céramique est du nitrure de bore hexagonal et la poudre organique est du polyester.
    • Description détaillée d'un mode de réalisation
  • Le matériau pulvérulent selon l'invention est destiné à former un matériau abradable tel qu'un revêtement pour joints d'étanchéité de compresseurs ou d'anneaux de turbine par exemple.
  • Le matériau pulvérulent se compose essentiellement d'une poudre métallique en alliage majoritairement à base d'aluminium.
  • Le deuxième élément métallique principal de cet alliage peut être du manganèse ou du calcium, à hauteur de 5% à 20% en poids de la poudre métallique.
  • La poudre métallique (de type AIMn ou AlCa) peut en outre comporter un ou plusieurs des éléments métalliques additionnels suivants : chrome, molybdène, nickel, silicium et fer. La quantité individuelle de chacun de ces éléments additionnels n'excède pas 5% du poids de la poudre métallique, et la quantité cumulée de ces éléments additionnels ne dépasse pas 10% de ce même poids.
  • De préférence, le matériau pulvérulent comporte en outre une poudre organique comprenant l'un ou plusieurs des composants suivants : polyester, polyméthylméthacrylate, et polyimide. Elle peut également être composée de tout autre matériau de type polymère, par exemple du polyéthylène, du polyacétate de vinyle ou du polyaramide.
  • De plus, une poudre céramique peut être avantageusement ajoutée. Elle comprend l'un ou plusieurs des composants choisis dans le groupe des lubrifiants céramiques solides suivant : nitrure de bore, disulfure de molybdène, graphite, talc, bentonite, et mica. Elle peut également être composée d'autres matériaux stratifiés à base de silicates comme par exemple du kaolin et d'autres argiles.
  • Les poudres métallique, lubrifiante et organique ainsi préparées sont mélangées de préférence dans les proportions suivantes : la poudre métallique représente entre 65% et 90% du poids total du matériau, la poudre céramique varie entre 5% et 20% et la poudre organique entre 5% et 15%.
  • Le mélange des poudres peut être réalisé mécaniquement. Ce procédé consiste à mélanger mécaniquement les différents composants et, grâce aux forces de compression et de cisaillement généré par le mélangeur, à obtenir des agglomérats constitués par chacun des composants initiaux.
  • Cependant, le mélange peut également être obtenu par un autre procédé comme l'agglomération-séchage ou la fusion-broyage.
  • Selon un mode de réalisation préféré, le matériau pulvérulent se compose d'une poudre métallique en alliage d'aluminium et de manganèse (AlMn5), d'une poudre céramique en nitrure de bore hexagonal (hBN) et d'une poudre organique en polyester (PE). Avantageusement, l'alliage AlMn5 représente environ 75% du poids total du matériau, le nitrure de bore hexagonal représente environ 15% du poids total et le polyester représente environ 10% du poids total du matériau.
  • Le matériau pulvérulent ainsi obtenu est destiné à être pulvérisé thermiquement selon des techniques connues (par plasma ou par flamme par exemple) afin de former un revêtement abradable.
  • Il peut être avantageux de faire subir au revêtement abradable un traitement thermique de sublimation afin de créer des cavités dans le matériau et ainsi d'augmenter son taux de porosité. Cette sublimation a pour effet d'éliminer la poudre organique afin d'effectuer des essais dans des conditions d'utilisation proches de la réalité dans laquelle le composant organique est nécessairement éliminé.
    • Essai
  • Un mélange pulvérulent destiné à la projection thermique a été préparé en mélangeant mécaniquement 75% en poids d'une poudre AlMn5 avec 10% en poids de PE et 15% en poids de hBN. Un substrat en à base Nickel a été revêtu d'une sous couche NiAl5. La poudre ainsi obtenue a ensuite été pulvérisée par plasma sur ce substrat. Les paramètres de pulvérisation utilisés lors de cet essai sont regroupés dans le tableau suivant :
    Gaz du plasma Argon Hydrogène
    Débits (L/min) 50-70 2,5-5
    Pression (kPa) 100-150 120-170
    Intensité (A) 500
    Tension (V) 31
    Distance de projection 130 mm
  • Les paramètres de l'injecteur utilisé sont les suivants :
    Diamètre de la buse 6 mm
    Taille de l'injecteur 2 mm
    Angle de l'injecteur 90 degrés
    Vitesse de déplacement 1600 mm/s
    Intervalle de balayage 5,5 mm
  • Le revêtement obtenu suite à cette pulvérisation forme un revêtement abradable qui présente une épaisseur de 3 mm environ. La dureté du revêtement a été mesurée en utilisant l'échelle d'indentation R15Y de Rockwell qui indique la dureté d'un revêtement. Dans le cas présent, le revêtement testé présente une valeur d'indentation R15Y de l'ordre de 70 environ.
  • L'échantillon de substrat ainsi revêtu a ensuite subi une étape de sublimation à 500°C durant quatre heures. A l'issue de cette sublimation, le revêtement présente une valeur d'indentation R15Y de l'ordre de 60 environ.
  • Le revêtement a été évalué sur un banc d'abradabilité en regard d'aubes en alliage de titane non revêtues. L'aptitude à l'usure de ce joint d'étanchéité a été mesurée dans les conditions d'essais suivantes :
    Température d'essai Température ambiante
    Nombre d'aubes 3
    Epaisseur des aubes 0,8 mm
    Vitesse des extrémités des aubes 200 m/s
    Vitesse d'incursion 0,15 mm/s
    Pénétration 0,5 mm
  • Les différentes mesures effectuées ont porté sur les points suivants : efforts dans les trois axes (pénétration Fp, coupe Fco et chariotage Fch) et mesure de l'usure des aubes. Le tableau I ci-dessous illustre ces résultats, en comparaison avec les résultats réalisé sur un revêtement connu formé d'un mélange AISi, d'une poudre organique et de nitrure de bore hexagonal (tableau II). Tableau I :
    Etat du revêtement Efforts (Newton) Usure des aubes (mm)
    Fp Fco Fch N°1 N°2 N°3
    Non vieilli 3,2 3,2 2,9 +0,01 +0,03 +0,01
    250 heures à 500°C 2,85 4 2,4 +0,01 +0,03 +0,05
    500 heures à 500°C à 2,6 5,6 2,5 0 +0,02 +0,01
    500 heures à 550°C 3,5 3,7 4,9 +0,01 +0,01 0
    Tableau II :
    Etat du revêtement Efforts (Newton) Usure des aubes (mm)
    Fp Fco Fch N°1 N°2 N°3
    Non vieilli 11 2,25 0,5 0 0 -0,01
    250 heures à 500°C 8,7 2,8 0,5 +0,02 +0,03 +0,02
    500 heures à 500°C 4 2,8 0,5 +0,02 0 0
  • Au regard de ces résultats, le joint d'étanchéité abradable ainsi obtenu présente de bonnes propriétés de résistance à l'érosion par rapport au joint classique du tableau II. Il est capable d'usure par contact avec des aubes en alliages métalliques, notamment en alliages de titane non revêtus, sans provoquer d'usure de ces dernières. La stabilité métallurgique de ce joint d'étanchéité lui permet encore de résister à des températures élevées de l'ordre de 550°C, contrairement au joint classique du tableau II qui ne peut pas supporter des températures aussi élevées.

Claims (14)

  1. Matériau pulvérulent destiné à la formation d'un revêtement abradable, comprenant une poudre métallique majoritairement à base d'aluminium et contenant du manganèse ou du calcium et un ou plusieurs éléments métalliques additionnels, caractérisé en ce que le manganèse ou le calcium de ladite poudre métallique représente entre 5% et 20% du poids de ladite poudre métallique et la quantité individuelle de chacun des éléments additionnels est inférieure ou égale à 5% du poids de ladite poudre métallique.
  2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une poudre organique.
  3. Matériau selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite poudre organique représente entre 5% et 15% du poids total dudit matériau.
  4. Matériau selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite poudre organique comprend l'un des composants suivants : polyester, polyméthylméthacrylate, et polyimide.
  5. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une poudre céramique.
  6. Matériau selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite poudre céramique représente entre 5% et 20% du poids total dudit matériau.
  7. Matériau selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ladite poudre céramique comprend l'un des composants suivants : nitrure de bore, disulfure de molybdène, graphite, talc, bentonite, et mica.
  8. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments métalliques additionnels sont choisis parmi les éléments suivants : chrome, molybdène, nickel, silicium et fer.
  9. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le ou les éléments additionnels de ladite poudre métallique représentent au plus 10% du poids de ladite poudre métallique.
  10. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite poudre métallique représente entre 65% et 90% du poids total dudit matériau.
  11. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite poudre métallique comprend un alliage AlMn5.
  12. Matériau selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre du nitrure de bore hexagonal et du polyester.
  13. Matériau selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit alliage AlMn5 représente 75% du poids total du matériau, ledit nitrure de bore hexagonal représente 15% du poids total du matériau et ledit polyester représente 10% du poids total du matériau.
  14. Revêtement abradable pour joint d'étanchéité, caractérisé en ce qu'il est obtenu par pulvérisation thermique d'un matériau pulvérulent selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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