FR2619803A1 - Procede de fabrication de composes intermetalliques - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de particules de composés intermétalliques. Elle se rapporte à un procédé dans lequel un fil 10 d'éléments d'alliage est introduit de manière étanche par un câble 20 dans une coupelle 22 de décharge dans lequel un gaz inerte et ionisable crée une surpression afin qu'un plasma qui y est créé provoque une fine dispersion du fil 10 qui peut alors réagir avec le matériau fondu. Le fil peut contenir du titane ou du nickel et le matériau fondu peut être de l'aluminium. Application à la fabrication de matériaux composites armés de particules.

Description

La présente invention concerne la formation de par-

ticules de composés intermétalliques dans un matériau fondu, par exemple un métal fondu. Les particules peuvent rester dans le matériau, sous forme d'un matériau d'alliage ou d'armature, ou elles peuvent en être séparées. On a utilisé de nombreux procédés différents pour l'addition d'éléments d'alliage aux métaux fondus. Les procédés classiques comprennent habituellement l'addition des éléments directement dans la matière fondue, sous forme de morceaux, de barres ou analogues. Dans certains cas, on les ajoute directement au métal fondu lorsqu'il est coulé dans une poche et, dans d'autres cas, on peut les placer

dans la poche avant la coulée.

Un autre procédé d'addition d'éléments d'alliage à des métaux fondus et notamment A à'acier fondu, est décrit

dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 3 768 999.

Selon ce brevet, l'alliage est réalisé par introduction d'une barre métallique dans le métal fondu. La barre est revêtue d'adjuvants destinés au métal fondu et d'un liant organique qui se décompose en formant des produits gazeux, dans le métal fondu. Le gaz dégagé agite le métal fondu et assure l'incorporation uniforme des constituants ajoutés

dans le métal fondu.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique ne 3 729 309 décrit aussi un procédé d'addition d'éléments d'alliage sous forme d'une barre dans des métaux fondus. La barre a une dimension réglée et elle est ajoutée dans un bain d'un métal fondu par introduction à vitesse réglée, afin qu'un

alliage métallique affiné et purifié soit formé.

Les procédés précités d'addition d'éléments d'al-

liage dans un métal fondu donnent satisfaction pour des

éléments d'alliage qui se dissolvent, fondent ou se disper-

sent facilement dans le métal fondu. Cependant, ces procé-

dés ne donnent pas aussi satisfaction dans le cas d'élé-

ments ayant une solubilité limitée dans un liquide, par

exemple Pb, Bi et Sn ou des éléments qui s'oxydent facile-

ment tels que Mg et Zn.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 947 265 décrit une solution au problème de l'addition de telles matières qui présentent des difficultés d'alliage, dans un métal fondu. Le procédé met en oeuvre un arc d'intensité élevée, formé entre le métal fondu de base et l'addition d'alliage. Cette addition d'alliage passe dans l'arc dans lequel elle fond et se transforme en une pulvérisation de particules fondues surchauffées finement divisées. Dans ces conditions, les particules peuvent se dissoudre rapidement dans le métal fondu lors du contact avec celui-ci. Bien que le principe de la formation d'un alliage décrit dans ce brevet soit certainement intéressant, un procédé capable de

donner de meilleurs résultats est encore nécessaire.

L'invention concerne un procédé de formation d'un ou plusieurs composés intermétalliques, comprenant les étapes suivantes: (a) la réalisation d'une chambre ayant une ouverture de décharge placée à l'intérieur d'un matériau fondu,

(b) l'introduction, dans la chambre, d'un gaz conte-

nant un gaz ionisable à une pression suffisante pour qu'il

forme une surface interne dans le matériau fondu, pratique-

ment dans la région de décharge de la chambre, (c) la formation d'un plasma dans la chambre, le plasma étant disposé pratiquement au moins de la surface interne du matériau fondu à un emplacement de la chambre distant de la surface interne du matériau, et (d) la disposition, audit emplacement à l'intérieur de la chambre, d'une matière contenant un ou plusieurs constituants capables de réagir entre eux ou avec un ou plusieurs constituants présents dans ledit matériau, ou les deux, afin qu'un ou plusieurs composés intermétalliques soient formés, et la transformation de ladite matière en une pulvérisation surchauffée pratiquement & l'intérieur du plasma, cette pulvérisation étant transportée vers la

surface interne du matériau fondu.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique d'un mode de réalisation d'appareil mettant en oeuvre un procédé selon l'invention; la figure 2 est une perspective d'une coupelle de décharge disruptive représentée sur la figure 1; la figure 3 est un graphique représentant la vitesse

de dissolution d'alliage, en grammes par minute, en fonc-

tion de la profondeur d'immersion de la coupelle de dé-

charge disruptive; et

la figure 4 est un graphique représentant la rela-

tion entre le rendement réel en pourcentage et la profon-

deur d'immersion, en centimètres.

La figure i représente l'addition d'un fil 10 d'une matière dans un bain 12 d'un matériau fondu, dans un four 14 à circulation continue. La surface du matériau fondu 12 est appelée "surface exposée" ou "surface externe" 16 dans le présent mémoire. Le fil 10 avance sous la commande d'un dispositif d'alimentation 18 qui le fait passer dans un cable triple 20 d'alimentation jusqu'à une coupelle 22 de décharge disruptive qui est partiellement immergée dans le matériau fondu 12. Dans la coupelle 22, le fil 10 d'alliage

se transforme en une pulvérisation 24 d'une matière sur-

chauffée par passage dans un arc formé dans un plasma (non référencé). La décharge disruptive formée dans un plasma s'établit entre une surface immergée 26 du métal fondu, maintenue & une extrémité ouverte 28 de la coupelle 22 (voir figure 2), et une extrémité libre 30 du fil 10. La décharge disruptive est protégée par un gaz protecteur 32, de préférence de l'argon, qui est transmis par le cable 20

d'alimentation à partir d'une réserve 34 de gaz protecteur.

En plus de la formation d'une atmosphère protectrice pour

l'arc formé dans la coupelle, la source 34 de gaz protec-

teur met aussi la coupelle à une pression qui suffit pour que le métal fondu ne puisse pas pénétrer à l'extrémité

ouverte 28 de la coupelle. Cette mise sous pression faci-

lite aussi le maintien de la surface immergée précitée à

une profondeur prédéterminée au-dessous de la surface expo-

sée 16 (comme décrit plus en détail dans la suite). On note sur la figure 1 que la décharge disruptive est assurée par une alimentation 36 à courant constant (décrite plus en détail dans la suite). La matière fondue 12 Joue le rôle

d'une anode et le fil 10 celui d'une électrode consommable.

Le circuit électrique reJoignant la source 36 de courant est fermé par un fil 38 de retour qui est fixé à une barre immergée dans le matériau fondu 12. La pulvérisation surchauffée formée par la décharge disruptive, est dirigée ou projetée par le gaz protecteur vers la surface immergée

26 au niveau de laquelle la matière se dissout et se dis-

perse rapidement dans le matériau fondu 22. Le gaz est de préférence transmis avec un débit qui augmente au maximum

la projection de la pulvérisation dans le matériau fondu.

Une palette 42 ou un dispositif d'agitation est aussi disposé afin qu'il augmente la dispersion de la matière d'alliage dans le matériau fondu. La pulvérisation 24 peut

être maintenue aussi longtemps que voulu par avance cont-

inue du fil dans la coupelle de décharge. Le dispositif 18

d'alimentation peut être commandé de manière qu'il main-

tienne ou fasse varier la vitesse d'avance du fil 10 dans

la coupelle.

La matière peut être réalisée sous forme d'un fil, comme décrit précédemment, ou sous forme d'une barre, d'un

tube, d'une bande ou d'une poudre, les poudres étant enro-

bées dans un tube formé d'un métal convenable qui a été rétreint ou travaillé d'une autre manière afin que son diamètre soit diminué et que la poudre soit bien tassée dans le tube. La seule limite réelle est que la matière ait

une forme qui permette son avance dans le c&ble d'alimenta-

tion d'une manière étanche, si bien que l'atmosphère sous

pression de la coupelle peut être conservée. Si l'atmos-

phère sous pression dans la coupelle n'est pas conservée, le métal fondu pénètre bien évidemment dans la coupelle par son extrémité ouverte 28 et élève la surface immergée 26

jusqu'à une hauteur supérieure & la profondeur prédétermi-

née. Cette élévation de la surface immergée 26 provoque une

réduction des vitesses de dissolution et de dispersion.

(L'importance du maintien de la surface immergée 26 à la profondeur prédéterminée est décrite plus en détail dans la suite du présent mémoire) . Bien que la figure 1 ne repré- sente aucun dispositif assurant l'étanchéité autour du fil, les hommes du métier connaissent de nombreux dispositifs permettant la formation d'un tel joint efficace. Un tel

dispositif peut être un joint élastomère ou un joint pneu-

matique. En outre, le dispositif 18 d'alimentation est de

préférence un dispositif d'entraînement à organes de trac-

tion à vitesse constante.

La source 26 d'un courant constant est de préférence d'un type qui assure l'entretien d'un courant d'intensité relativement constante quelles que soient les fluctuations de la tension. L'arc ainsi produit a des caractéristiques de stabilisation automatique et il est relativement peu sensible aux variations de longueur de l'arc qui peuvent être dues aux fluctuations de la profondeur de la surface

immergée du métal fondu. Il peut aussi être parfois souhai-

table que la stabilité de l'arc soit encore accrue par

introduction de germes dans la décharge, à l'aide de cer-

tains adjuvants tels que des métaux alcalins car on sait qu'ils favorisent la stabilité de l'arc. Cette stabilité peut aussi être accrue par utilisation de divers fondants

bien connus des hommes du métier.

Comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amé-

rique n' 3 947 265, il peut être souhaitable d'ajouter à 1l'arc une composante à haute tension et à haute fréquence qui est particulièrement utile lors de l'utilisation d'un courant alternatif. Ceci réduit apparemment la tendance de l'arc à s'éteindre chaque fois que la tension passe à une valeur nulle, augmente la stabilité de l'arc et rend moins

difficile l'amorçage de l'arc.

Le courant transmis par la source 36 dépasse la densité de courant à la transition globulaire-pulvérisation

de la matière introduite. Dans le présent mémoire, l'ex-

pression "densité de courant à la transition globulaire-

pulvérisation' désigne la ligne de séparation des deux types différents de transfert d'un métal qui peuvent se présenter dans la décharge disruptive en présence d'un plasma. (Comme décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n* 3 947 265, ce point de transition peut varier avec certains facteurs tels que la nature de l'alliage, la dimension du fil et la vitesse d'avance du fil). Dans les

cas des densités de courant inférieures au point de transi-

tion, la matière transportée dans l'arc se détache en

grosses gouttes qui se dissolvent et se dispersent lente-

ment dans le métal fondu. Pour les densités de courant

supérieures au point de transition, le mécanisme de trans-

fert change si bien que la matière forme une fine pulvêri-

sation d'une matière surchauffée. Dans ces conditions, la

matière se dissout et se disperse rapidement dans le maté-

riau fondu, au contact de la surface immergée 26.

Le gaz protecteur 32 qui transporte ou projette la pulvérisation 24 dans le matériau fondu pénètre aussi dans

ce matériau. Cependant, ceci ne provoque pas une contamina-

tion quelconque de ce matériau puisque le gaz peut simple-

ment s'échapper du matériau par barbotage dans le matériau

fondu vers la surface externe 16. Comme décrit précédem-

ment, le gaz préféré de protection est l'argon; cependant, d'autres gaz protecteurs tels que l'hélium, l'oxyde de carbone et l'anhydride carbonique, peuvent être utilisés

dans des conditions convenables.

La coupelle de décharge a de préférence une forme cylindrique. Cette forme permet l'obtention d'un rapport relativement élevé de la surface au volume de la coupelle et facilite le transfert de chaleur par conduction de la

coupelle au matériau fondu. Il est important que ce trans-

fert de chaleur soit facilité afin que la coupelle ne puisse pas présenter une surchauffe. En outre, les hommes du métier peuvent noter que ce transfert de chaleur au matériau fondu est avantageux car il constitue un moyen commode pour l'addition de chaleur au matériau fondu et réduit ainsi la quantité de combustible nécessaire dans le four. Des procédés classiques tels que décrits dans le

brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n 3 947 265 n'in-

troduisent pas de chaleur ou très peu seulement, dans le matériau fondu respectif. Par exemple, la plus grande par- tie de la chaleur dégagée lors de la fusion du matériau d'alliage dans le brevet précité est perdue à l'atmosphère puisque la pulvérisation surchauffée est entièrement formée

au-dessus de la surface du matériau fondu.

La forme cylindrique de la coupelle augmente aussi la projection assurée par le gaz protecteur qui transporte la pulvérisation surchauffée dans le matériau fondu. Cette projection est importante car elle accroit la dissolution et la dispersion de la matière d'alliage dans le matériau fondu. Bien qu'une forme cylindrique soit préférable, d'autres configurations, par exemple une forme tronconique retournée, augmentant la projection et le transfert de

chaleur, entrent dans le cadre de l'invention.

La coupelle de décharge est de préférence formée d'un matériau ayant les caractéristiques suivantes: 1. un transfert de chaleur par rayonnement élevé afin que le transfert de chaleur par rayonnement de la

décharge disruptive au matériau fondu soit maximal et ré-

duise ainsi les possibilités de surchauffe de la coupelle, 2. une résistance élevée aux chocs thermiques et mécaniques, 3. une grande stabilité thermique et chimique dans

le matériau fondu.

Un borosilicate, l'alumine, la mullite et la silice

sont quelques matériaux connus pour posséder les caracté-

ristiques voulues.

La coupelle de décharge est immergée et la surface immergée 26 formée à l'extrémité ouverte de la coupelle est maintenue à la profondeur déterminée au-dessous de la

surface exposée 16. Cette profondeur est appelée "profon-

deur prédéterminée d'immersion" dans la suite du présent mémoire. On a constaté qu'une différence de 2,5 ou 5 cm sur

la profondeur d'immersion pouvait avoir une influence im-

portante sur la vitesse de dissolution et de dispersion de la matière ajoutée dans le matériau fondu. Les figures 3 et

4 indiquent les résultats d'essais réalisés pour la déter-

mination des effets de la profondeur d'immersion sur la dissolution et la dispersion. La figure 3 indique des résultats représentant la vitesse de dissolution, exprimée en g/min, en fonction de la profondeur d'immersion, alors que la figure 4 représente le rendement réel en pourcentage

en fonction de la profondeur d'immersion. Le but des expé-

riences était l'addition de 0,5 % de plomb dans une masse d'aluminium fondu pratiquement dépourvue de plomb. Les

expériences ont été réalisées avec une installation ana-

logue à celle qui est représentée sur la figure 1, mais par utilisation d'une source de tension constante à la place de la source de courant constant qui est préférable. Le four à circulation utilisé dans les expériences contenait environ 450 kg d'aluminium. Le bain d'aluminium fondu placé dans le four avait une profondeur d'environ 76 cm et un diamètre d'environ 58 cm. Un fil de plomb de 3,2 mm de diamètre a été introduit dans une coupelle de décharge formée de borosilicate avec une vitesse d'environ 76 cm/min, dans un cable triple d'alimentation. La coupelle de décharge avait une forme cylindrique et une ouverture inférieure analogue

à celle qui est représentée sur la figure 1, avec un dia-

mètre d'environ 5 cm. Le rapport de la longueur au diamètre de la coupelle était d'environ 6/1. Un gaz protecteur formé

d'argon a été introduit dans la coupelle par l'intermé-

diaire du cable avec un débit d'environ 280 1/h. Une dé-

charge disruptive formant un plasma a été établie dans la coupelle entre l'extrémité libre du fil de plomb et la surface immergée du métal fondu avec une tension de 35 V et

une intensité d'environ 125 A, donnant une densité de cou-

rant d'environ 1550 A/cm. L'extrémité libre du fil a fondu et s'est transformée en une puivérisation axiale de la matière surchauffée d'alliage lors de l'entrée dans la décharge disruptive. La pulvérisation était dirigée vers la surface immergée par le gaz protecteur. Après addition de

la quantité convenable de fil de plomb dans le bain d'alu-

minium fondu, l'aluminium allié a été coulé de façon conti-

nue sous forme de plusieurs lingots de 15 x 15 x 92 cm.

Les hommes du métier peuvent noter sur la figure 3

qu'une augmentation très importante de la vitesse de disso-

lution du plomb (c'est-à-dire de la vitesse de dissolution du plomb dans le matériau fondu) a été obtenue lorsque la profondeur d'immersion de la coupelle a été portée de 12,5 à 15 cm. Il faut noter qu'une augmentation supplémentaire de la profondeur d'immersion n'a pas semblé avoir beaucoup d'effet sur la vitesse de dissolution. De même, on peut noter sur la figure 4 que le rendement réel en pourcentage

(c'est-à-dire le pourcentage de la matière d'alliage aJou-

tée qui s'est réellement dissoute dans le matériau fondu) a augmenté considérablement lorsque la profondeur d'immersion a été portée de 10 à 15 cm. En outre, une augmentation supplémentaire de la profondeur d'immersion a indiqué une

augmentation supplémentaire du rendement réel, mais beau-

coup moins nettement qu'entre 10 et 15 cm. Le rendement

réel a été mesuré par spectroscopie d'émission optique.

L'invention concerne la formation de particules

intermétalliques, par exemple de TiA13, Ni3Al et autres.

Les particules peuvent être formées de composés intermétal-

liques à structure géométriquement compacte ou de parti-

cules à structure topographiquement compacte.

Des particules par exemple d'aluminiure de titane,

d'aluminiure de nickel ou d'autres particules intermétal-

liques sont souvent utilisées pour le renforcement afin que

la résistance mécanique soit accrue ou qu'un liant métal-

lique tel que l'aluminium ait une plus grande résistance.

Les avantages de cette incorporation sont reconnus de façon

générale, mais on considère que les particules intermétal-

liques ont en général un coût très élevé, et ces facteurs de coût peuvent s'opposer à l'utilisation de matériaux composites à liant métallique ainsi armés par des composés intermétalliques, dans les applications o le coût est important. La présente invention facilite la réalisation de composés intermétalliques & un cot réduit par rapport à d'autres procédés couramment utilisés pour la fabrication de ces composés, par exemple le dépôt chimique en phase vapeur ou le dépôt de vapeurs, ou la réaction en atmosphère

à haute température, en volume important, et la solidifica-

tion. Par exemple, la production d'aluminiure de nickel est

habituellement réalisée dans des fours & induction spécia-

lisés capables d'être maintenus à des températures de

1540C, et cette opération est coûteuse alors que l'inven-

tion permet la fabrication de Ni A1 dans une opération

beaucoup moins coûteuse.

Lors de la mise en oeuvre de l'invention, comme indiqué sur la figure 1, le matériau fondu 12 peut contenir un ou plusieurs constituants du composé intermétallique et la matière 10 introduite dans la chambre 22 peut contenir un autre constituant du composé intermétallique. Par exemple, de l'aluminiure de titane TiA13 peut être formé par addition d'une tige 10 de titane dans la chambre 22 de la figure 1, immergée dans un bain 12 d'aluminium fondu. La

tige de titane métallique 10 se transforme en une pulvéri-

sation surchauffée qui contient des vapeurs de titane, et

le titane introduit réagit dans l'aluminium fondu en for-

mant l'aluminiure de titane TiAl in situ, dans l'aluminium fondu. On considère que l'énergie extrêmement élevée du plasma dans la chambre 22 vaporise des parties importantes du titane sinon la totalité, qui forment une pulvérisation essentiellement sous forme de vapeur ou sous forme d'une autre pulvérisation fine qui est transportée dans le métal fondu par le gaz quittant la chambre 22 dans le matériau fondu. Ainsi, le transport du gaz peut être utilisé comme mécanisme qui augmente la distribution de la pulvérisation ultrafine de titane dans l'aluminium fondu avec formation

in situ d'aluminiure de titane, dans l'aluminium fondu.

Ceci assure une distribution extrêmement fine et uniforme du titane dans l'aluminium fondu et permet une réaction rapide avec ce dernier et une dispersion uniforme de fines il

particules d'aluminiure de titane dans l'aluminium fondu.

I1 faut noter à cet égard que des plasmas atteignent des

températures centrales d'environ 28000C alors que le ti-

tane se vaporise au voisinage de 3280 C. I1 faut noter que de nombreux métaux couramment utilisés dans les alliages se vaporisent à moins de 5500C (Cu 2580C, Ti 3280C, Zr 4330-C, Nb 4930-C, W 5530 C, Ni 2835-C, Mn 2040C, A1 2450-C, Cd 1490 C, Cr 2645 C, Co 2880*C, Pb 1750 C, Li 1330-C, Mg 1115C, Mo 4825*C, Ta 5430'C, Zn 9070C, Zr

4375-C, Fe 2885C environ). Ainsi, les températures cen-

trales d'un plasma atteignant par exemple 28000C suffisent pour la vaporisation et la distribution fines de ces métaux si l'énergie est convenablement maitrisée et utilisée comme

dans le cadre de l'invention. Une partie de cette utilisa-

tion est assurée à l'aide d'une chambre relativement petite comme représenté sur la figure 1 et d'un véhicule gazeux qui peut être un gaz ionisable utilisé pour la formation du plasma, et il s'agit de préférence d'un gaz ionisable, si

bien que les avantages très nets des mécanismes de trans-

port par les gaz peuvent être utilisés pour la formation de surfaces de contact ou de sites de condensation très accrus qui forment de nombreux sites réactionnels, dans le cas de Ni dans l'aluminium, avec formation de multiples particules

d'aluminiure de nickel.

Le terme "constituant" désigne un élément ou un métal ou un ingrédient ou une substance qui participe à la formation du composé intermétallique. Le constituant est par exemple un métal tel que le nickel ou le titane, mais il peut aussi s'agir d'un composé, par exemple gazeux ou

fluide. Par exemple, une tige d'aluminium peut être intro-

duite dans la chambre 22 dont la décharge est immergée dans de l'aluminium fondu. De l'hélium est introduit comme gaz ionisable et un plasma est formé comme décrit dans le présent mémoire. Du méthane, de l'acétylène ou une autre source carbonée gazeuse ou même une source de carbone solide peut aussi être introduite dans le plasma pour la formation de carbure d'aluminium Al C. Toute référence à un "constituant" d'un composé intermétallique ou & un "constituant" qui peut réagir pour former un composé, se

rapporte au fait que le constituant permet une telle réac-

tion et convient & la mise en oeuvre de l'invention. Par exemple, le titane n'est pas considéré normalement comme très réactif dans l'aluminium fondu. Cependant, on sait que

le titane peut réagir avec l'aluminium dans certaines con-

ditions, par exemple celles qui sont utilisées normalement pour la fabrication d'aluminiure de titane. Cependant, comme indiqué précédemment, la simple introduction d'une tige de titane dans un bain d'aluminium fondu ne permet pas une telle réaction aux températures normales de traitement de l'aluminium inférieures & 815 C et ne donne certainement

pas des particules utiles d'aluminiure de titane. Néan-

moins, lors de la mise en oeuvre de l'invention, lorsque du titane est introduit dans l'arc formant un plasma et est introduit dans le métal fondu en étant transformé en vapeur ou pulvérisation très fine, il réagit avec l'aluminium fondu. On considère que le procédé de l'invention est utile

pour la fabrication d'un certain nombre de composés inter-

métalliques ayant un constituant sous forme d'une tige métallique pleine, constituant la matière 10 introduite dans la chambre 22 représentée sur la figure 1, l'autre constituant étant fourni par le bain métallique dans lequel la chambre 22 immergée. Le tableau qui suit donne une liste

d'applications dans lesquelles l'invention est utile.

Tableau

Composé intermétallique Matériau fondu Tige métallique 10 Ni3Al Al Ni FeAl Al Fe FeAl Fe Al CrNi Ni Cr MnNi Ni -Mn W Fe Fe W 2 3 CeFe Fe Ce VAl Al V

Lors de la mise en oeuvre de l'invention, le rende-

ment en particules de composés intermétalliques est accru par augmentation de la vitesse d'introduction de la matière

dans la chambre 22 et dans le plasma. La fraction volu-

mique des particules intermétalliques peut être élevée, de l'ordre de 10 ou 15 ou 20 % et plus, par exemple sous forme de fractions de 25 ou 30 % et plus. Une autre considération pour l'augmentation du rendement est l'entretien de la circulation du matériau au niveau de la région de sortie de la chambre afin que du matériau neuf puisse réagir et que les composés intermétalliques formés dans la région de décharge soient évacués. La taille des particules peut être

accrue le cas échéant par maintien des conditions de satu-

ration à la température réactionnelle afin que le temps,de

séjour soit accru. La formation de composés intermétal-

liques nécessite habituellement une température élevée.

Dans le cas de TiA13, la température réactionnelle est d'environ 665C. L'énorme énergie thermique du plasma est utile pour le chauffage du matériau ou pour son maintien à une température suffisante qui favorise la formation et la

croissance des particules des composés intermétalliques.

Après la formation des particules intermétalliques, celles-ci peuvent être récupérées séparément, l'opération pouvant être réalisée par filtration ou centrifugation ou éventuellement par dissolution dans un agent convenable ou par des combinaisons de diverses opérations. La filtration

ou la centrifugation permettent la récupération des parti-

cules sous forme occluse. Par exemple, lors de la fabrica-

tion d'aluminiure de nickel dans un liant d'aluminium, les particules sont récupérées sous forme occluse avec de l'aluminium. La masse récupérée peut être utile telle quelle ou un traitement ou une séparation ultérieure tels

qu'une dissolution de l'aluminium, peut être souhaitable.

Par exemple, lors de la fabrication d'aluminiure de titane ou d'aluminiure de nickel, de l'hydroxyde de sodium est utile pour la dissolution de l'excès d'aluminium et il donne les particules puisque l'hydroxyde de sodium dissout l'aluminium mais ne dissout pas les composés intermétal-

liques. Dans certains cas, les particules ne sont pas séparées mais restent dans le matériau métallique avec

formation d'une phase métallique armée par les particules.

Un autre mode de réalisation de l'invention comprend l'introduction d'au moins deux constituants du composé intermétallique voulu dans la chambre 22 afin qu'ils y réagissent l'un avec l'autre ou avec le matériau fondu. Par

exemple, une tige composite de Ti et Al peut être intro-

duite dans une chambre 22 contenant un bain de magnésium.

Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, un bain d'aluminium à 715C a été réalisé avec un débit de 436 kg/h. Une petite chambre 22 a reçu 64,5 kg/h de fil de nickel de 3,2 mm de diamètre et de l'hélium gazeux.;Un courant ayant une intensité de 2300 A (environ 190 000 W) a été transmis à la tige. Un plasma s'est formé dans la chambre 22, dans les conditions précédentes, et il a permis

la fabrication d'environ 74,9 kg/h de Ni A1 dans l'alumi-

nium qui a été chauffé à une température dépassant 1315 C pendant l'opération. Le chauffage du matériau ou du bain métallique au cours du procédé selon l'invention est très important pour la formation des composés intermétalliques et est un avantage important de l'invention puisque la formation et la croissance des particules des composés

intermétalliques peuvent être favorisés par des tempéra-

tures relativement élevées. Lorsque le matériau fondu s'est

solidifé, 17 % environ de la masse étaient formés de parti-

cules de Ni A1.

Un mode de réalisation de l'invention met en oeuvre un corps plein d'aluminium ou d'un autre matériau dans le four 14. La chambre 22 est placée initialement au-dessus de la surface supérieure 16 ou pratiquement & cette surface et un arc est amorcé et un plasma se forme entre le fil ou la tige 10 et la surface précitée 16. Il se forme alors une mare d'aluminium fondu ou d'un autre matériau et la chambre 22, lorsqu'elle est descendue, travaille par rapport à

cette mare fondue pratiquement de la manière décrite précé-

demment. Les mêmes considérations s'appliquent à une charge

particulaire ou en morceaux dans un four 14, mais, initia-

lement, la chambre 22 peut être disposée de manière que son

orifice de décharge se trouve au-dessous du niveau supé-

rieur 16 de la masse ou à l'intérieur. Ces dispositions permettent l'utilisation de l'énergie du plasma afin que la

fusion soit assurée, en plus de l'alliage.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un ou plusieurs composés intermétalliques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) la formation d'une chambre (22) ayant une ouver- ture de décharge (24) placée dans un matériau fondu,

(b) l'introduction, dans la chambre, d'un gaz conte-

nant un gaz ionisable à une pression suffisante pour qu'une surface interne du matériau fondu soit formée pratiquement au niveau de la région de décharge de la chambre, (c) la formation d'un plasma dans la chambre, le plasma étant disposé pratiquement au moins de la surface

interne du matériau fondu jusqu'à un emplacement se trou-

vant à l'intérieur de la chambre et à distance de la surface interne du matériau, et (d) l'introduction, audit emplacement dans la

chambre, d'une matière (10) contenant au moins un consti-

tuant pouvant réagir avec au moins un autre constituant de la matière ou du matériau fondu ou des deux, afin qu'un ou plusieurs composés intermétalliques se forment, et la

transformation de la matière en une pulvérisation surchauf-

fée pratiquement dans le plasma, cette matière étant trans-

portée vers la surface interne du matériau fondu.

2. Procédé de fabrication d'un ou plusieurs composés intermétalliques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) la formation d'un matériau fondu contenant un ou plusieurs constituants du composé,

(b) la formation d'une chambre (22) ayant une ouver-

ture de décharge (24) placée dans le matériau fondu,

(c) l'introduction, dans la chambre, d'un gaz conte-

nant un gaz ionisable & une pression suffisante pour qu'il forme une surface interne du matériau fondu pratiquement dans la région de décharge de la chambre, (d) la formation d'un plasma dans la chambre, le plasma étant disposé pratiquement au moins de la surface

interne du matériau fondu jusqu'à un emplacement de l'inté-

rieur de la chambre à distance de la surface interne du matériau, (e) la transmission, audit emplacement dans la

chambre, d'une matière (10) contenant au moins un consti-

tuant pouvant réagir avec au moins un constituant du

matériau fondu en formant un ou plusieurs composés intermé-

talliques, et la transformation de la matière en une pul-

vérisation surchauffée pratiquement dans un plasma, la pulvérisation étant transportée vers la surface interne du matériau fondu afin qu'un ou plusieurs constituants dudit composé, présents dans le matériau fondu, réagissent avec un ou plusieurs constituants de la matière en formant un ou plusieurs composés, et (f) la transmission d'un gaz de la chambre dans 'le matériau afin que l'introduction des substances provenant

de la chambre dans le matériau soit facilitée.

3. Procédé selon l'une des revendications i ou 2,

caractérisé en ce qu'une quantité importante de chaleur est

transmise au matériau fondu à partir de la chambre (22).

4. Procédé selon l'une des revendications i ou 2,

caractérisé en ce que le gaz est introduit avec un débit qui facilite l'introduction de substances provenant de la

chambre (22) dans le matériau fondu.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce qu'une partie au moins de la matière (10) est transmise dans la chambre sous forme d'une matière

solide allongée.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications

i à 5, caractérisé en ce que la longueur de la chambre (22) dans la direction de projection dans le matériau fondu dépasse la dimension transversale de la chambre placée dans

le matériau fondu.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le matériau fondu se déplace au niveau de l'ouverture de décharge de la chambre (22).

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le matériau fondu est

agité afin que la dispersion dans le matériau soit faci-

litée.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux constituants au moins du composé intermétal-

liqu sont transmis audit emplacement dans l'étape (d).

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un constituant du composé intermétallique

est introduit dans le matériau fondu et au moins un consti-

tuant du composé intermétallique est introduit audit empla-

cement dans l'étape (d).

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une partie au moins des constituants transmis audit emplacement dans l'étape (d) est sous forme d'un ou

plusieurs fluides.

12. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que des constituants contenus dans la matière transmise audit emplacement dans l'étape (e) réagissent avec d'autres

constituants présents dans la matière.

13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie au moins de la matière est transmise sous

forme d'un fluide.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que des particules.

d'un composé intermétallique sont séparées d'une partie au

moins dudit matériau.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que les particules séparées sont traitées afin que

d'autres substances en soient séparées.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 13, caractérisé en ce que les particules restent dans le matériau et'en forment une armature dans un produit contenant au moins une partie des particules et au moins

une partie du matériau.