FR2726580A1 - Piece metallique ou substrat avec un revetement composite, procede de fabrication et son application - Google Patents

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Abstract

Pièce (6) ou substrat métallique avec un revêtement composite (5), comportant des particules de matières dures dispersées qui sont enrobées dans une matrice métallique, la matrice étant composée d'une brasure eutectique dont l'alliage contient au moins le matériau de base de la pièce (6) ou du substrat, et qui est obtenue par fusion d'un revêtement préalable qui est constitué des composés élémentaires de la brasure, la pièce (6), le substrat ou les particules de matières dures étant revêtues par couches avec les composés élémentaires de la brasure, et les couches étant échelonnées en composition et en disposition de telle sorte que le point de fusion des composés élémentaires de la brasure augmente en direction des couches extérieures. En outre, procédé de fabrication pour de telles pièces métalliques (6) comportant un revêtement composite (5) en tant que blindage.

Description

i
PIECE METALLIOUE OU SUBSTRAT AVEC UN REVETEMENT
COMPOSITE. PROCEDE DE FABRICATION ET SON APPLICATION
L'invention concerne une pièce métallique ou un substrat avec un revêtement composite, comportant des particules de matières dures dispersées qui sont enrobées dans une matrice métallique, et un procédé destiné à leur fabrication. En raison de l'augmentation permanente de la puissance de réacteurs d'avions modernes, des pressions pouvant aller jusqu'à 2 MPa à des températures pouvant aller jusqu'à 650 C peuvent par exemple régner dans le compresseur à haute pression. Dans ces conditions extrêmes, des garnitures de rodage à base de nickel et de carbone dans lesquelles s'insèrent les extrémités des aubes lors du processus d'effleurement, ne sont appropriées que de façon conditionnelle. Les surfaces de ces garnitures de rodage classiques sont usées par l'érosion jusqu'à leur totale disparition. Des garnitures de rodage plus dures et plus résistantes à l'érosion présentent cependant un risque pour les aubes les effleurant, qui va jusqu'à la rupture des aubes. Ce problème peut être résolu par un blindage des extrémités des aubes au moyen de revêtements composites complexes, tels que ceux qui sont connus d'après US-PS-4 169 020, qui comportent des particules de matières dures
dispersées qui sont enrobées dans une matrice métallique.
Selon le procédé connu d'après US-PS-4 169 020, les particules de matières dures, qui sont introduites dans un bain de galvanisation sous la forme de particules en suspension, sont captées pendant un dépôt galvanique du métal de la matrice et fixées sur la surface de l'élément avec la matrice déposée par galvanisation. L'inconvénient de ce procédé réside dans le fait que la disposition des particules dans la matrice s'effectue de façon totalement incontrôlée. En outre, ce procédé ne permet d'introduire dans le métal de la matrice que des particules relativement petites, susceptibles d'être mises en suspension. Enfin, la composition de la matrice ne peut pas être optimisée par rapport au matériau de base, car des compositions complexes de matrice ne sont obtenues
que de façon limitée par dépôt galvanique.
Un procédé de type analogue est connu d'après la demande de brevet DE P 42 41 420.2, selon lequel les particules de matières dures sont dans un premier temps fixées sur l'élément ou le substrat à l'aide d'une solution saline, la matrice métallique étant ensuite
déposée par galvanisation.
Ce procédé présente l'inconvénient que, pour minimiser une perte en particules de matières dures fixées par le sel, des paramètres de procédé extrêmement critiques sont à respecter lors du dépôt de galvanisation, car le sel est dissous dans le bain de galvanisation et la fixation des particules de matières dures doit être assurée au fur et à mesure par des dépôts de métal. De plus, la composition de l'alliage de la matrice est extrêmement limitée avec ce procédé et ne
peut pas être librement choisie.
Des procédés standards de brasage dur ou tendre échouent parce que les particules de matières dures ne sont pas réticulables ou à cause des surfaces de contact relativement petites entre les particules de matières dures et la surface de la pièce ou du substrat, de sorte qu'il est uniquement effectué un collage à couche mince, mais qu'il n'est pas obtenu une matrice métallique enrobant en majeure partie les particules de matières dures. Une phase de procédé supplémentaire est par conséquent nécessaire pour remplir les interstices avec du matériau de la matrice, qui échoue souvent parce que les particules de matières dures ne sont pas réticulables, ou qui doit être effectuée à des températures de fusion qui sont tellement élevées que la
couche de brasage se dissout.
Le blindage des aubes mobiles des étages arrière de compresseurs modernes pose des difficultés particulières, car la surface de revêtement qui est disponible au niveau des extrémités des aubes est extrêmement petite par rapport aux aubes de turbines ou aux surfaces des extrémités des aubes des étages avant. Des blindages en forme de couronnes sur les extrémités des aubes, comme ceux qui sont connus d'après US-PS 4 169 020 ou d'après la demande de brevet DE P 42 41 420.2, ne peuvent pas être utilisés pour les roues à aubes des étages de compression arrière. Une autre difficulté réside dans le fait que l'on utilise de plus en plus du titane en tant que matériau de base pour les étages de compression arrière. Comparés aux alliages à base de fer, de nickel ou de cobalt, les alliages à base de titane ont notamment une tendance plus élevée à la fissuration. C'est la raison pour laquelle des particules de matières dures en un alliage à base de titane, insérées dans des couches appliquées sur les extrémités des aubes mobiles, agissent souvent en tant que germes de fissuration, ou le traitement thermique du blindage qui doit être effectué à hautes températures exerce une influence négative sur la structure du matériau des aubes mobiles. Avec un blindage appliqué de façon classique, les deux effets conduisent défavorablement à une diminution sensible de la résistance aux vibrations des aubes mobiles en alliages à base de titane. La conséquence est une usure prématurée des pales des aubes dans les étages arrière d'un compresseur, qui peut conduire jusqu'à l'incapacité de
fonctionnement d'un réacteur.
L'invention a pour but de proposer une pièce ou un substrat analogue et un procédé destiné à leur fabrication, au moyen duquel les inconvénients du niveau de la technique sont surmontés, et qui permet de déposer une couche métallique suffisamment épaisse dans laquelle les particules de matières dures peuvent être enrobées en une seule phase de procédé. Un autre but de l'invention consiste à augmenter la fiabilité de l'insertion de particules de matières dures dans le revêtement de la pièce ou du substrat, et de proposer des solutions pour l'insertion de particules de matières dures de grand volume ou préformées dans une matrice métallique
appliquée sur une pièce ou un substrat.
En ce qui concerne la pièce ou le substrat comportant un revêtement composite, ce but est atteint par le fait que la matrice est composée d'une brasure eutectique dont l'alliage contient au moins le matériau de base de la pièce ou du substrat, et qu'un revêtement préalable qui est constitué des composés élémentaires de la brasure est réalisé par fusion, la pièce, le substrat ou les particules de matières dures étant revêtus par couches avec les composés élémentaires de la brasure, et les couches étant échelonnées du point de vue composition et disposition de telle sorte que le point de fusion des composés élémentaires de la brasure augmente en direction
des couches extérieures.
La composition et la disposition d'un revêtement préalable constitué des composés élémentaires du matériau de la matrice, qui est appliqué par couches sur la pièce, le substrat ou les particules de matières dures, présente l'avantage qu'un tel revêtement préalable peut être réalisé avec n'importe quelle épaisseur, de sorte que suffisamment de matériau de la matrice est disponible pour réaliser le revêtement composite sur la pièce ou le substrat en une seule phase de procédé. Les couches du revêtement préalable peuvent en l'occurrence être exactement ajustées dans leurs épaisseurs, de telle sorte qu'une fusion eutectique correspondante des couches du revêtement préalable en une brasure eutectique devient possible. A cet effet, il est choisi un alliage eutectique de l'élément de base du matériau de base de la pièce ou du substrat, qui a pour avantage d'avoir un point de fusion qui est inférieur au point de fusion de l'élément de base du matériau de base, de sorte qu'il est assuré que, lors du traitement thermique nécessaire, la structure du matériau de base issue des couches du revêtement préalable ne se modifie pas pendant la fusion de la matrice, et que des dommages thermiquement conditionnés sont exclus. De plus, le revêtement préalable constitué des composés élémentaires d'un alliage eutectique de l'élément de base du matériau de base assure dans l'ordre de succession selon l'invention que, lors de la fusion du revêtement préalable par couches, il est obtenu une liaison intense au niveau de la couche limite entre la surface de la pièce ou du substrat et la matrice, par l'intermédiaire de zones de la surface de la pièce ou du substrat adhérant par fusion eutectique. Cet effet positif est renforcé grâce à l'échelonnement des couches, par le fait que le point de fusion des composés élémentaires de la brasure ou du revêtement préalable augmente en direction des couches extérieures. Par ce moyen, il est en outre avantageusement obtenu que le revêtement préalable par couches reste extrêmement résistant vis-à-vis d'influences dues à l'environnement et convient à des
stockages intermédiaires prolongés.
Les particules de matières dures sont de préférence constituées d'un carbure, d'un nitrure, d'un oxyde ou de leurs mélanges, le degré de dureté étant déterminant pour l'utilisation. C'est ainsi qu'il est de préférence utilisé en tant que matière dure du nitrure de bore cubique, du carbure de chrome, du carbure de silicium, du corindon (oxyde d'aluminium) ou du carbure de titane, car ces matériaux se distinguent par leur résistance à la température, à l'oxydation et par leur haut degré de dureté. Le métal de la matrice doit former une brasure eutectique du métal de base du matériau de la pièce, de sorte qu'en tant qu'autres composés d'alliage élémentaires il est utilisé de préférence, outre l'élément de base, du cuivre, du nickel, de l'étain, du
zinc de l'argent ou de l'or et des mélanges de ceux-ci.
La réduction de la température de fusion et la possibilité de pouvoir former un alliage eutectique avec l'élément de base sont déterminantes pour le choix et la composition. Il s'est avéré qu'en ajoutant seulement 15 % en poids de nickel et 15 % en poids de cuivre au titane, qui ne fond qu'à une température de l'ordre de 1660 OC, le point de fusion de la matrice peut être considérablement réduit, de sorte que cette composition de brasure peut par exemple être utilisée pour des éléments qui sont constituées d'un alliage à base de
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titane. Les alliages à base de nickel, de cobalt, de fer ou de titane font partie des matériaux de base préférés de la pièce métallique ou du substrat sur lequel est appliqué le revêtement composite selon l'invention. Ces alliages précisément sont répandus en matière de construction de réacteurs et servent de matériaux pour des pales d'aubes, des disques de rotors et des arbres de turbines, de sorte qu'à des emplacements exposés d'un réacteur il est avantageux d'appliquer un blindage selon l'invention sur des pièces constituées de tels matériaux de base. De façon correspondante, la matrice métallique de ce blindage est de préférence un alliage de brasure eutectique avec des teneurs en nickel, en cobalt, en fer ou en titane, la teneur en élément de base de la pièce dans la brasure étant d'au moins 60 % en poids de la
composition de la brasure.
Pour fabriquer des pièces métalliques ou des substrats avec un revêtement composite, comportant des particules de matières dures dispersées qui sont enrobées dans une matrice métallique, les phases de procédé suivantes sont exécutées: a) revêtement par couches du matériau de base ou des particules de matières dures avec les composés élémentaires d'une brasure eutectique, qui contient le métal de base du matériau de base, les couches étant échelonnées du point de vue composition et disposition de telle sorte que le composé élémentaire ayant le point de fusion le plus élevé soit appliqué en dernier, b) dépôt des particules de matières dures sur la pièce ou le substrat, c) fusion des composés de la brasure à température de brasage sous gaz de protection ou sous vide pour former une matrice enrobant au moins partiellement les particules de matières dures, d) fixation du revêtement composite par refroidissement. Ce procédé a pour avantage que le volume de l'ensemble du métal de la matrice nécessaire peut être intégré dans les couches du revêtement et que, grâce à la fusion eutectique de ces couches de revêtement, il est obtenu en une phase de procédé un revêtement composite parfait en métal de la matrice et en particules de matières dures, sans détérioration des surfaces de la pièce ou du substrat et sans perte en particules de matières dures. C'est la raison pour laquelle ce procédé
réduit les coûts de fabrication.
En outre, le revêtement préalable constitué des couches de composés élémentaires d'un alliage eutectique de l'élément de base du matériau de base assure que, lors de la fusion du revêtement préalable par couches, il est obtenu une liaison intense au niveau de la couche limite entre la surface de la pièce ou du substrat et la matrice par l'intermédiaire de zones de la surface de la pièce ou du substrat adhérant par fusion eutectique. Cet effet positif est renforcé grâce à l'échelonnement des couches, par le fait que le point de fusion des composés élémentaires de la brasure ou du revêtement préalable augmente en direction des couches extérieures. Etant donné que le composé à bas point de fusion fond en premier et peut déjà réagir avec la surface de la pièce, du substrat ou de la particule de matière dure avant que la brasure eutectique se soit transformée complètement en une matrice, qui est dans un premier temps un liquide de fusion, une adhérence remarquable est obtenue entre la matrice et la pièce ou le substrat. Et une réticulation intense est également possible entre la surface des particules de matières dures et la matrice dès lors que
les particules de matières dures sont réticulables.
Pour améliorer ce pouvoir de réticulation, les particules de matières dures peuvent être de préférence revêtues d'une couche en métal de base du matériau de base. En outre, la pièce ou le substrat peut être de 5 préférence revêtue d'une couche en métal de base du matériau de base afin de protéger la couche limite entre le matériau de base et la matrice contre une attaque directe par la brasure eutectique, et afin d'éviter avantageusement un appauvrissement de l'élément de base10 dans le matériau de base à la limite de fusion entre des composés d'alliages eutectiques à bas point de fusion et
le matériau de base.
Dans une mise en oeuvre préférée du procédé, l'application des couches en composés élémentaires est effectuée au moyen d'un dépôt physique, de préférence par dépôt à l'état pulvérulent, dépôt en phase vapeur ou pulvérisation, ou au moyen d'un dépôt chimique en phase gazeuse (CVD). Cela offre l'avantage que les composés d'alliage nécessaires à une composition de la brasure eutectique, qui contient le métal de base du matériau de base, peuvent être dosés exactement en fonction de l'échelonnement de leur point de fusion et de la teneur
en pourcentage dans l'alliage, et appliqués par couches.
La teneur en pourcentage détermine en l'occurrence l'épaisseur de chaque couche, et le point de fusion
définit l'ordre de succession des couches.
Une autre mise en oeuvre préférée du procédé prévoit que les couches en composés élémentaires soient de préférence déposées par galvanisation sur la pièce ou le substrat. Par rapport au dépôt décrit jusqu'ici, au cours duquel on essaie dès le départ de déposer la composition définitive de la matrice, ce procédé a pour avantage que, par un dépôt de galvanisation par couches, la composition de la brasure peut être ajustée de façon nettement plus précise, et avec un choix plus libre dans
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O10
les composants.
Pour fixer les particules de matières dures sur les couches de la pièce, il peut être appliqué une couche extérieure de colle, de préférence en une matière thermoplastique, et le collage peut être effectué lors de l'application ou après celle-ci. Cette couche de colle supplémentaire offre l'avantage de permettre une disposition précise sur la surface de la pièce ou du substrat de particules de matières dures individuelles de gros volume ou préformées. Une couche de colle en matière thermoplastique permet en outre d'activer l'effet de collage de la couche de colle au moyen d'un simple réchauffage, et de fixer les particules de matières dures lors d'un refroidissement correspondant. Lors de la fusion de la brasure eutectique, la matière thermoplastique peut ensuite servir de fondant et
s'évaporer sans résidus dans la phase de fusion finale.
L'échelonnement des couches sur la pièce peut de
préférence également être déposé sous la forme d'un film.
Un tel film est constitué des couches prédéterminées selon l'invention des composés élémentaires de la brasure eutectique. L'avantage de cette solution réside dans le fait que le matériau de la matrice peut être préfabriqué avec une épaisseur appropriée, et que des morceaux du film adaptés à la géométrie de la pièce ou du substrat peuvent ensuite être fixés sur la surface de la pièce ou du substrat, de préférence au moyen d'un soudage par
résistance par points.
D'autre part, la couche de brasage peut de préférence être appliquée sur la pièce sous la forme d'un film composite. Dans le film composite, une poudre de brasage constituée de composés élémentaires peut être enrobée dans une résine, ou des fibres ou fils de brasage peuvent former un non-tissé qui est imprégné de résine pour constituer un film composite. Dans ce cas, non l] seulement la poudre de brasage, mais aussi les fibres ou fils de brasage comportent la structure à couches selon l'invention. La résine sert en l'occurrence de fondant et pour le collage des particules de matières dures lors du dépôt sur les pièces ou les substrats. Il existe en outre la possibilité d'enrober de préférence les particules de matières dures dans le film composite de sorte que l'on dispose, par exemple, d'un non-tissé qui contient tous les composants du revêtement composite à réaliser. Lors de la fusion de la poudre de brasage ou des fibres ou fils de brasage, la résine ou fondant s'évapore. Le film composite a pour avantage d'être mécaniquement extrêmement flexible et de pouvoir être appliqué sur des structures de pièces ou de substrats de surfaces les plus
complexes.
Si la résine du film composite est insuffisante pour engendrer un effet de collage destiné au dépôt de particules de matières dures sur la surface d'un substrat ou d'une pièce, ou s'il est utilisé un film de brasage métallique, le film ou le film composite peut être fixé sur la surface de la pièce ou du substrat au moyen d'une colle, de préférence une résine correspondante. En alternative, et si la conductivité du film est suffisante, un soudage électrique par résistance par
points est également possible.
Il est de préférence utilisé un soudage par résistance pour la fixation' sur la surface de la pièce ou du substrat de particules de matières dures individuelles déjà pourvues d'une couche métallique, ou du revêtement métallique préalable selon l'invention. A cet effet, une pointe d'électrode de soudage par résistance est placée sur une particule de matière dure, et cette dernière est reliée par ses points de contact à la surface de la pièce par une impulsion de courant. La pointe de l'électrode peut également être de grande surface, ce qui fait qu'il n'y a pas lieu de fixer individuellement chaque particule de matière mais que des zones plus importantes peuvent être équipées de particules de matières dures. Cette variante de procédé convient plus particulièrement lors de l'utilisation de particules de matières dures préformées. Dans une autre mise en oeuvre préférée du procédé, les granulés de matières dures sont mélangés avec une pâte de fondant et avec les composés élémentaires de la brasure sous forme pulvérulente, et appliqués ensuite sur les surfaces, la fusion étant effectuée après cela. Ce procédé convient de façon particulièrement avantageuse pour des particules de matières dures de petit volume. La poudre de brasage présente en l'occurrence
l'échelonnement de couches selon l'invention.
Le procédé est essentiellement mis en oeuvre pour la fabrication de garnitures abrasives, de préférence pour la fabrication de garnitures d'étanchéité d'aubes de turbomachines, de bagues à labyrinthe, de bandages de turbomachines ou de rotors, aux emplacements exposés tels que les extrémités des aubes ou les extrémités d'étanchéité. Une mise en oeuvre du procédé et du
matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 16
est cependant également avantageuse pour la réalisation de couches abrasives, de préférence en matière de
fabrication de meules.
Il est notamment avantageux de mettre en oeuvre le revêtement et le procédé selon l'invention sur des aubes mobiles en alliages à base de titane, le diamètre moyen des particules de matières dures dans le blindage étant de préférence d'au moins 10 im. Par ce moyen il est avantageusement obtenu un comportement de rodage suffisant du blindage. La limite supérieure du diamètre moyen des particules dépend de l'épaisseur de la pale de l'aube au niveau de l'extrémité de la pale, et devrait de préférence ne pas dépasser 200 um. Par rapport à l'épaisseur maximale de la pale de l'aube, la limite supérieure du diamètre des particules de matières dures est égale à la moitié de l'épaisseur maximale de la pale de l'aube au niveau de l'extrémité de la pale. Il est par ailleurs respecté un écartement entre les particules de matières dures, qui correspond de préférence à l'ordre de grandeur du diamètre moyen des particules, ce qui améliore avantageusement l'effet tranchant des particules. Enfin, les particules dépassent d'au moins un tiers de leur diamètre moyen de leur enrobage assuré par
la matrice de brasage.
Des modes de réalisation préférés de l'invention
sont expliqués à l'aide des figures suivantes.
La figure 1 représente une aube d'une roue à aubes d'un réacteur dont l'extrémité de la pale de l'aube comporte un blindage. Les figures 2a à c représentent des possibilités de disposition d'un blindage au niveau de l'extrémité de l'aube, à l'aide d'un exemple d'une coupe transversale
suivant l'axe A-A de la figure 1.
La figure 3 représente des segments de bandages de deux segments de grille d'aubes dont les surfaces frontales sont pourvues d'une couche de protection
selon l'invention.
La figure 4 représente trois extrémités de bagues à labyrinthe sur un arbre de réacteur. La figure 5 représente une meule à profiler rotative comportant un blindage à
pouvoir tranchant selon l'invention.
La figure 6 représente une broche comportant un
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blindage à pouvoir tranchant selon l'invention. La figure 1 représente une aube 1 d'une roue à aubes d'un réacteur comportant un blindage 2 de la pale 3 de l'aube au niveau de l'extrémité 4 de la pale. Une telle pièce métallique 6 ou substrat comportant un revêtement composite 5 sous la forme d'un blindage 2 d'extrémité, est particulièrement appropriée pour s'insérer avec sa garniture d'entrée, à savoir le blindage 2 d'extrémité, dans une garniture de rodage afin de former une étanchéité d'entrefer aussi étroite que possible entre
l'extrémité de la pale de l'aube et le corps du réacteur.
A cet effet, les particules de matières dures abrasives ou à pouvoir tranchant de la garniture d'entrée sont enrobées dans une matrice métallique, qui offre aux particules de matières dures le support nécessaire, et qui est fréquemment reliée à la pièce 6 par l'intermédiaire d'une couche d'adhérence. Dans cet exemple, la matrice et la couche d'adhérence sont constituées selon l'invention d'une brasure eutectique dont l'alliage contient au moins le matériau de base de la pièce 6 ou du substrat. De cette façon, la seule teneur en matériau de base dans la brasure, assure une compatibilité remarquable avec le matériau de base de la pièce 6 ou du substrat. La compatibilité concerne, non seulement le coefficient de dilatation thermique de la pièce 6 et du blindage 2, mais aussi le pouvoir d'adhérence de la matrice ou de la brasure sur la pièce 6. Dans cet exemple, la pièce 6 est en un alliage à base de titane et la brasure contient jusqu'à 70 % en poids de titane. D'autres composés de la brasure réduisant le point de fusion, dans cet exemple du cuivre et du nickel, sont appliqués par couches sous la forme d'un revêtement préalable sur la pièce 6 ou sur le substrat ou sur les particules de matières dures en tant qu'éléments d'alliage ou de brasage, et forment avec la composante du métal de base la matrice métallique lors de la fusion à température de brasage. Le revêtement préalable est en l'occurrence constitué de couches de composés élémentaires de la brasure, et les couches sont échelonnées du point de vue composition et disposition de telle sorte que le point de fusion des composés élémentaires de la brasure augmente en direction des couches extérieures. Dans cet exemple, pour un revêtement préalable sur la surface frontale de l'extrémité 4 de la pale de l'aube d'une épaisseur de 100 im, le cuivre à bas point de fusion a été appliqué dans un premier temps à raison d'une épaisseur de 9 um. Il a été appliqué ensuite une couche de nickel d'une épaisseur de 9 um, et pour finir une couche de titane d'une épaisseur de 82 gm qui a été appliquée par dépôt à l'état pulvérulent, de sorte que, lors de la fusion à température de brasage, il en résulte une brasure de 15 % en poids de cuivre, 15 % en poids de nickel et 70 % en poids de titane qui enrobe les particules de matières dures, qui dans cet exemple ont un diamètre moyen de 80 gm et sont en nitrure de bore cubique, et les relie à la face frontale de l'extrémité de l'aube. Dans cet exemple, la largeur maximale de l'aube au niveau de son extrémité n'est que de 200 gm, car il s'agit d'une aube de roue des étages arrière d'un compresseur. Un tel blindage 2 d'une extrémité 4 d'aube peut être disposé de différentes façons par rapport au sens de déplacement C de la roue à aubes. Les figures 2a à c représentent ces possibilités de disposition d'un blindage 2 à l'extrémité d'une aube à l'aide d'un exemple d'une coupe transversale suivant l'axe A-A de la figure 1. Sur la figure 2a, seule la face avant est blindée au niveau de l'extrémité 4 de l'aube. La figure 2b représente un blindage 2, non seulement sur la face frontale de l'extrémité 4 de l'aube, mais aussi sur la face avant de la pale 3 de l'aube au niveau de l'extrémité 4 de l'aube. La figure 2c représente la disposition la plus avantageuse d'un blindage 2 sur la
face frontale de l'extrémité 4 de l'aube.
La figure 3 représente des segments 7 et 8 de bandages de deux segments 9 et 10 de grille d'aubes, dont les surfaces frontales 11, 12, 13 et 14 sont pourvues d'une couche composite selon l'invention. Pendant le fonctionnement du réacteur, les faces frontales 12, 13 des segments 9 et 10 de grille d'aubes à structure lâche frottent l'une contre l'autre. Grâce au blindage 2 des faces frontales selon l'invention, qui est constitué d'une matrice métallique et de particules de matières
dures d'un diamètre moyen de grains de 3 à 15 Mm, celles-
ci sont protégées contre l'usure et l'érosion.
La figure 4 représente un autre mode de réalisation préféré de l'inventionavec trois extrémités 15, 16, 17 de bagues à labyrinthe sur un arbre 18 de réacteur, qui tourne autour de l'axe 19. Grâce au blindage 2 selon l'invention, les trois extrémités 15, 16, 17 de bagues à labyrinthe s'insèrent dans des garnitures de rodage qui enserrent les extrémités 15, 16, 17 des bagues à labyrinthe de façon annulaire et qui, après le processus de rodage, forment une étanchéité avec un entrefer minimum. A cet effet, les particules de matières dures sont enrobées dans la matrice de telle sorte qu'un tiers
au moins de leur diamètre moyen dépasse de la matrice.
L'invention résout également le problème du rodage d'un profil en forme de sapin des embases des aubes par le fait que, comme le montre la figure 5, des meules à profiler 20 correspondantes portent sur leur pourtour profilé 21 le blindage 2 selon l'invention avec des particules de matières dures d'un diamètre moyen compris
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17 entre 10 et 100 um. Comme le montre la figure 6, les éléments antagonistes ou rainures correspondants du sapin qui sont répartis sur le pourtour des disques du rotor peuvent être fabriqués avec des broches 22 adaptées. Dans5 cet exemple, les broches 22 sont revêtues à cet effet d'un blindage 2 qui comporte des particules de matières
dures en carbure de silicium d'un diamètre moyen compris entre 10 et 100 gm.
2726580-

Claims (19)

REVENDICATIONS
1. Pièce métallique (6) ou substrat avec un revêtement composite (5), comportant des particules de matières dures dispersées qui sont enrobées dans une matrice métallique, caractérisée en ce que la pièce est constituée d'un alliage à base de titane et que la matrice est composée d'une brasure eutectique dont l'alliage contient au moins le matériau de base de la pièce (6) ou du substrat, et en ce qu'il est réalisé par fusion un revêtement préalable qui est constitué des composés élémentaires de la brasure, la pièce (6), le substrat ou les particules de matières dures étant revêtues par couches par les composés élémentaires de la brasure, et les couches étant échelonnées du point de vue composition et disposition de telle sorte que le point de fusion des composés élémentaires de la brasure augmente en direction des couches extérieures du revêtement préalable.
2. Pièce métallique (6) ou substrat selon la revendication 1, caractérisée en ce que les particules de matières dures sont constituées d'un carbure, d'un
nitrure, d'un oxyde ou de leurs mélanges.
3. Pièce métallique (6) ou substrat selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau de base est un alliage à base de nickel, de cobalt, de
fer ou de titane.
4. Pièce métallique (6) ou substrat selon l'une
des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la
matrice métallique est un alliage de brasure eutectique
contenant du nickel, du cobalt, du fer ou du titane.
5. Procédé de fabrication de pièces (6) ou substrats métalliques avec un revêtement composite (5), comportant des particules de matières dures dispersées qui sont enrobées dans une matrice métallique, caractérisé par les phases de procédé ci-après a) revêtement par couches du matériau de base ou des particules de matières dures avec les composés élémentaires d'une brasure eutectique, qui contient le métal de base du matériau de base, les couches étant échelonnées du point de vue composition et disposition de telle sorte que le composé élémentaire ayant le point de fusion le plus élevé soit appliqué en dernier, b) dépôt des particules de matières dures sur la pièce (6) ou sur le substrat, c) fusion des composés de la brasure à température de brasage sous gaz de protection ou sous vide pour former une matrice enrobant au moins partiellement les particules de matières dures, d) fixation du revêtement composite par refroidissement.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce (6), le substrat ou les particules de matières dures sont dans un premier temps revêtus d'une
couche en métal de base du matériau de base.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'application des couches en composés élémentaires est effectuée au moyen d'un dépôt physique, de préférence par dépôt à l'état pulvérulent, dépôt en phase vapeur ou pulvérisation, ou au moyen d'un
dépôt chimique en phase gazeuse (CVD).
8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7,
caractérisé en ce que les couches en composés élémentaires sont de préférence déposées sur la pièce (6)
ou sur le substrat par galvanisation.
9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8,
caractérisé en ce que, pour fixer les particules de matières dures sur les couches de la pièce, il est appliqué une couche extérieure de colle, de préférence en une matière thermoplastique, et que le collage est
effectué lors de l'application ou après celle-ci.
10. Procédé selon l'une des revendications 5 à 9,
caractérisé en ce que l'échelonnement des couches est déposé sur la pièce (6) en tant que film.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le film est fixé sur la surface de la pièce (6)
au moyen d'un soudage par résistance par points.
12. Procédé selon l'une des revendications 5 à 11,
caractérisé en ce que la couche de brasage de la pièce (6) est déposée sous la forme d'un film composite, dans lequel de la poudre de brasage en composés élémentaires est enrobée dans une résine, la résine servant à coller les particules de matières dures lors du dépôt sur les pièces ou sur les substrats et en tant que fondant, et
s'évaporant lors de la fusion de la poudre de brasage.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12,
caractérisé en ce que le film ou le film composite est fixé sur la surface de la pièce (6) ou du substrat au
moyen d'une colle, de préférence une résine.
14. Procédé selon l'une des revendications 5 à 11,
caractérisé en ce que la couche de brasage est appliquée avec les particules de matières dures sur la pièce (6) sous la forme d'un film composite, dans lequel de la poudre de brasage en composés élémentaires de la brasure et des particules de matières dures sont enrobées dans
une résine.
15. Procédé selon l'une des revendications 5 à 14,
caractérisé en ce que les granulés de matières dures revêtues de couches métalliques sont reliés par leurs points de contact à la surface de la pièce (6) au moyen
d'un soudage par résistance.
16. Procédé selon l'une des revendications 5 à 11,
caractérisé en ce que les granulés de matières dures sont mélangés avec une pâte de fondant et avec les composés élémentaires de la brasure sous forme pulvérulente et appliqués ensuite sur les surfaces, et en ce que la
fusion est effectuée ensuite.
17. Application du procédé et du matériau selon
l'une quelconque des revendications 1 à 16 pour la
fabrication de garnitures abrasives, de préférence pour la fabrication de garnitures d'étanchéité d'aubes de turbomachines, de bagues à labyrinthe, de bandages de
turbomachines ou de rotors.
18. Application du procédé et du matériau selon
l'une quelconque des revendications 1 à 16 pour le
blindage à base d'un alliage de titane d'aubes mobiles
d'étages de compression de réacteurs.
19. Application du procédé et du matériau selon
l'une quelconque des revendications 1 à 16 pour la
fabrication de couches abrasives, de préférence pour la
fabrication de meules.
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