FR3090012A1 - Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication - Google Patents
Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication Download PDFInfo
- Publication number
- FR3090012A1 FR3090012A1 FR2001188A FR2001188A FR3090012A1 FR 3090012 A1 FR3090012 A1 FR 3090012A1 FR 2001188 A FR2001188 A FR 2001188A FR 2001188 A FR2001188 A FR 2001188A FR 3090012 A1 FR3090012 A1 FR 3090012A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- nickel
- cobalt
- approximately
- heat treatment
- doped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 164
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 118
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 37
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 29
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 24
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 claims description 4
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 abstract description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 17
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 15
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 14
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 6
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 5
- -1 alkaline earth metal hypophosphites Chemical class 0.000 description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- XXSPKSHUSWQAIZ-UHFFFAOYSA-L 36026-88-7 Chemical compound [Ni+2].[O-]P=O.[O-]P=O XXSPKSHUSWQAIZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 5-[3-(trifluoromethyl)phenyl]-2h-tetrazole Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC(C2=NNN=N2)=C1 KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 2
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical compound [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical compound O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 229910001379 sodium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-tetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001096 P alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IGOJDKCIHXGPTI-UHFFFAOYSA-N [P].[Co].[Ni] Chemical compound [P].[Co].[Ni] IGOJDKCIHXGPTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- GJYJYFHBOBUTBY-UHFFFAOYSA-N alpha-camphorene Chemical compound CC(C)=CCCC(=C)C1CCC(CCC=C(C)C)=CC1 GJYJYFHBOBUTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- QDWJUBJKEHXSMT-UHFFFAOYSA-N boranylidynenickel Chemical compound [Ni]#B QDWJUBJKEHXSMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001638 boron Chemical class 0.000 description 1
- 239000006172 buffering agent Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- 229910021446 cobalt carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZOTKGJBKKKVBJZ-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+);carbonate Chemical compound [Co+2].[O-]C([O-])=O ZOTKGJBKKKVBJZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012761 high-performance material Substances 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000008 nickel(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) carbonate Chemical compound [Ni+2].[O-]C([O-])=O ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002113 octoxynol Polymers 0.000 description 1
- UYDLBVPAAFVANX-UHFFFAOYSA-N octylphenoxy polyethoxyethanol Chemical compound CC(C)(C)CC(C)(C)C1=CC=C(OCCOCCOCCOCCO)C=C1 UYDLBVPAAFVANX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- HKOOXMFOFWEVGF-UHFFFAOYSA-N phenylhydrazine Chemical compound NNC1=CC=CC=C1 HKOOXMFOFWEVGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIBIBHIFKSKVRR-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynecobalt Chemical compound [Co]#P SIBIBHIFKSKVRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910001380 potassium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 1
- CRGPNLUFHHUKCM-UHFFFAOYSA-M potassium phosphinate Chemical compound [K+].[O-]P=O CRGPNLUFHHUKCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- CVHZOJJKTDOEJC-UHFFFAOYSA-N saccharin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)NS(=O)(=O)C2=C1 CVHZOJJKTDOEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940081974 saccharin Drugs 0.000 description 1
- 235000019204 saccharin Nutrition 0.000 description 1
- 239000000901 saccharin and its Na,K and Ca salt Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D1/00—Electroforming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C2200/00—Crystalline structure
- C22C2200/04—Nanocrystalline
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D1/00—Electroforming
- C25D1/20—Separation of the formed objects from the electrodes with no destruction of said electrodes
- C25D1/22—Separating compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
- F05D2300/17—Alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/70—Treatment or modification of materials
- F05D2300/701—Heat treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Un matériau de type nickel-cobalt (100) et un procédé de fabrication comprend la formation d’un matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130) au moyen d’un processus d’électrodéposition. Le procédé comprend aussi le traitement à la chaleur du matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130), dans lequel le traitement à la chaleur comprend au moins le chauffage dans une plage de températures inférieure à la température de départ de la croissance des grains dans le matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130). Figure pour l’abrégé : Fig 5
Description
Description
Titre de l'invention : Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne de manière générale un matériau et un procédé de fabrication d’un matériau, notamment un matériau de type nickel-cobalt.
[0002] Arrière-plan
[0003] On cherche à concevoir des matériaux qui peuvent être utilisés dans des applications impliquant une fatigue polycyclique et une fatigue oligocyclique. Par exemple, des composants pour environnements de moteurs ou de moteurs à turbine, ou autres environnements du domaine de l’aviation ou de l’aérospatial, peuvent nécessiter de tels matériaux.
[0004] Description sommaire
[0005] Dans un aspect, la présente invention concerne un procédé de fabrication d’un matériau. Ce procédé peut comprendre la formation d’un matériau précurseur de type nickel-cobalt dopé et le traitement à la chaleur du matériau précurseur de type nickelcobalt dopé, le traitement à la chaleur comprenant au moins le chauffage à une température inférieure à la température de départ de la croissance du grain dans le matériau précurseur de type nickel-cobalt dopé pour former un matériau de type nickel-cobalt traité à la chaleur.
Brève description des dessins
[0006] Dans les dessins :
[0007] [fig.l] est une vue en perspective schématique d’un moteur à turbine à gaz comportant un composant servant d’exemple, comportant un matériau de type nickelcobalt selon divers aspects décrits dans la présente ;
[0008] [fig-2] est une représentation schématique d’un matériau de type nickel-cobalt donné à titre d’exemple, qui peut être utilisé dans le composant de la figure 1 ;
[0009] [fig.3] est une représentation schématique d’un bain d’électroformage pour former un matériau précurseur du matériau de type nickel-cobalt de la figure 2 ;
[0010] [fig-4] est un diagramme des phases du matériau de type nickel-cobalt de la figure 2 comprenant un exemple de température de départ pour la croissance du grain pendant la formation du matériau de type nickel-cobalt.
[0011] [fig.5] est une représentation schématique du matériau précurseur de la figure 3 ;
[0012] [fig.6] est une représentation schématique du matériau précurseur de la figure 5 après un traitement à la chaleur pour former le matériau de type nickel-cobalt de la figure 2 ;
[0013] [fig-7] est un exemple de diagramme de courbe contrainte-déformation qui compare de manière générale un grain de nickel-cobalt nanocristallin maclé ultrafin à un grain nanocristallin du matériau de type nickel-cobalt de la figure 2 ;
[0014] [fig.8] est un graphique établissant une relation entre l’énergie de défaut d’empilement et le pourcentage de cobalt dans le matériau de type nickel-cobalt de la figure 2 ;
[0015] [fig.9] est un graphique illustrant la résistance à la fatigue en fonction de la taille des grains pour un exemple de métal sous la forme d’acier inoxydable ;
[0016] [fig.10] est un graphique illustrant la résistance à la fatigue en fonction de la taille des grains pour un autre exemple de métal sous la forme de nickel déposé par voie galvanique.
Description détaillée
[0017] Les réacteurs d’avions, et en particulier les systèmes de distribution de fluide qu’ils contiennent, ont un environnement agressif qui est soumis à la fois à de la fatigue oligocyclique (LCF, pour low-cycle fatigue) et à de la fatigue polycyclique (HCF, pour high-cycle fatigue). Les conceptions actuelles de réacteurs d’avions avec de la tôle recuite à gros grain standard et de tubulures ayant des épaisseurs de parois standard sont surdimensionnées pour une condition de contrainte du pire cas hautement localisée. Les régions subissant des contraintes faibles ont la même épaisseur de paroi uniforme et sont généralement surdimensionnées. En général, bien qu’un processus d’électroformage additionnel soit personnalisable, il n’existe pas actuellement d’ajout de matière uniquement là où cela est nécessaire - une matière à haute performance déposée par voie galvanique, présentant une résistance à la fatigue élevée, une haute stabilité en température, et une résistance mécanique et une endurance élevées.
[0018] Des aspects de la présente invention concernent la réduction de l’amorçage et de la propagation des fissures de fatigue, ainsi que de la rupture, pour les matériaux du type nickel-cobalt. Des aspects de la présente invention concernent des alliages nanocristallins nouveaux à base de nickel déposés par voie galvanique ayant une excellente stabilité thermique, une haute résistance à la fatigue oligocyclique, et des performances de matériau résistant aux fissures en fatigue polycyclique. Ceci se traduit par une utilisation efficace de la matière via le processus d’électrodéposition pour une grande palette d’utilisations, y compris la fabrication de composants de moteurs à turbine.
[0019] La relation entre résistance et taille des grains est associée aux interactions entre les dislocations et les joints de grains. Sous l’application d’une contrainte, les dislocations existant à l’intérieur d’un réseau cristallin ou créées par déformation plastique peuvent se propager le long de plans de glissement traversant le réseau cristallin et le long de joints de grains. Les dislocations ont tendance à s’accumuler au niveau des joints de grains, car les joints de grains fournissent une contrainte répulsive qui s’oppose à la propagation prolongée des dislocations. Lorsque la contrainte répulsive d’un joint de grain dépasse la force de propagation des dislocations, les dislocations sont incapables de dépasser le joint de grain. A mesure que les dislocations s’accumulent, leur force de propagation collective augmente. De cette façon, les dislocations peuvent traverser le joint de grain quand leur force de propagation dépasse la contrainte répulsive du joint de grain.
[0020] La diminution d’une taille de grain réduit aussi l’espace disponible pour une éventuelle accumulation de dislocations au niveau du joint de grain, ce qui augmente le niveau de contrainte appliquée nécessaire pour qu’une dislocation se propage à travers le joint de grain. Plus la contrainte appliquée nécessaire pour déplacer la dislocation est grande, plus la limite d’élasticité est grande. Il y a donc une relation inverse entre la taille des grains et la résistance mécanique, qui peut être décrite par la relation de HallPetch décrite en (1) ci-dessous :
[0021] (1) j
[0022] où σ est la résistance et a est la taille des grains. Ainsi, la résistance d’un matériau augmente généralement lorsque la taille des grains diminue selon la relation de HallPetch. Comme cette relation est asymptotique, la résistance du matériau augmente généralement à mesure que la taille des grains diminue jusqu’à une certaine valeur minimale, en-dessous de laquelle la relation de Hall-Petch ne s’applique plus. Il y a donc une limite à l’augmentation de la résistance pouvant être atteinte en réduisant la taille des grains seule.
[0023] Les matériaux de type nickel-cobalt divulgués dans la présente et les composants fabriqués à partir de ceux-ci peuvent apporter une meilleure résistance à la fatigue, une meilleure endurance et une meilleure stabilité thermique. L’amélioration de la résistance à la fatigue peut être attribuée au moins en partie à un dopant phosphoreux, à un taux de cobalt dans l’alliage nickel-cobalt, ou à un traitement thermique réalisé sur le matériau précurseur. Généralement chacun de ces aspects peut au moins partiellement contribuer à la résistance à la fatigue, à la résistance à la traction et à la stabilité thermique des alliages nickel-cobalt dopés au phosphore et composants divulgués ici. En outre, les aspects de l’invention qui utilisent du phosphore, par exemple pour la stabilisation ou l’ancrage, peuvent être remplacés par d’autres éléments d’alliage similaires, comme le bore ou le manganèse, qui sont des exemples non limitatifs. De plus, les matériaux divulgués ici peuvent aussi inclure d’autres alliages comme les alliages nickel-phosphore, nickel-cobalt-manganèse, nickel-bore ou cobalt-phosphore, qui sont des exemples non limitatifs.
[0024] Dans un but d’illustration, des aspects de l’invention vont être décrits dans le contexte d’un composant de moteur à turbine à gaz. Les moteurs à turbine à gaz sont utilisés pour la locomotion terrestre et nautique ainsi que pour la production d’électricité, et ils sont aussi couramment utilisés pour des applications aéronautiques comme les avions ou les hélicoptères. Il est bien entendu toutefois que l’invention n’est pas limitée à ces exemples et peut avoir des applications générales qui ne relèvent pas de l’aéronautique, comme d’autres applications mobiles ou des applications fixes dans l’industrie, le commerce et le logement.
[0025] L’expression « un ensemble » utilisée ici peut inclure n’importe quel nombre des éléments respectivement décrits, y compris un seul élément. En outre, l’expression « être de niveau » avec une surface donnée signifie être au même niveau, ou tangentiel, à cette surface. Par ailleurs, toutes les références directionnelles (par exemple radial, axial, proximal, distal, supérieur, inférieur, vers le haut, vers le bas, gauche, droit, latéral, avant, arrière, haut, bas, au-dessus, sous, vertical, horizontal, dans le sens des aiguilles d’une montre, dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, en amont, en aval, à l’arrière, etc.) ne sont utilisées qu’aux fins d’identification pour faciliter la compréhension de la présente description, et ne créent pas de limitations, en particulier en ce qui concerne la position, l’orientation ou l’utilisation de la présente invention. Les références de connexion (par exemple fixé, couplé, connecté et relié) doivent être prises au sens large et peuvent inclure des éléments intermédiaires entre un groupe d’éléments et un mouvement relatif entre les éléments, sauf mention contraire. Par conséquent, les références de connexion n’impliquent pas nécessairement que deux éléments sont directement connectés et en relation fixe l’un par rapport à l’autre. Les dessins donnés à titre d’exemple ne sont destinés qu’à fournir une illustration, et les dimensions, positions, ordres et tailles relatives qui apparaissent dans les dessins annexés peuvent varier.
[0026] Un exemple de moteur à turbine 10 est représenté sur la figure 1. Le moteur à turbine 10 peut être un moteur à turbine à gaz, y compris un turboréacteur à double flux, un turbopropulseur ou un turbomoteur, ces exemples étant non limitatifs. Le moteur à turbine 10 comprend, en relation d’écoulement en série vers l’aval, une section de soufflante 18 comprenant une soufflante 20, une section de compresseur 22 comprenant un précompresseur ou compresseur basse pression (BP) 24 et un compresseur haute pression (HP) 26, une section de combustion 28 comprenant un dispositif de combustion 30, une section de turbine 32 comprenant une turbine HP 34 et une turbine BP 36, et une section d’éjection 38.
[0027] La section de soufflante 18 comporte un carter de soufflante 40 qui entoure la soufflante 20. La soufflante 20 comporte une pluralité d’aubes de soufflante disposées radialement 42. Le compresseur HP 26, le dispositif de combustion 30 et la turbine HP 34 forment un cœur 44 du moteur 10, qui génère des gaz de combustion. Le cœur 44 est entouré par un carter de cœur 46 qui peut être couplé au carter de soufflante 40. La section de compresseur 22 fournit de l’air sous haute pression au dispositif de combustion 30. L’air sous haute pression est mélangé à du combustible et brûlé dans le dispositif de combustion 30. Les gaz de combustion chauds et comprimés passent dans la turbine HP 34 et dans la turbine BP 36 avant d’être éjectés du moteur à turbine 10. [0028] Lorsque les gaz comprimés traversent la section de compresseur 22, les turbines 34, 36 extraient une énergie de rotation du flux des gaz qui passent dans le moteur à turbine 10. La turbine HP 34 peut être accouplée à un mécanisme de compression (non représenté) de la section de compresseur 22 au moyen d’un arbre pour entraîner le mécanisme de compression. La turbine BP 36 peut être accouplée à la soufflante 20 à l’aide d’un arbre pour entraîner la soufflante 20. En option, le moteur à turbine 10 peut aussi avoir un dispositif de postcombustion qui brûle une quantité supplémentaire de combustible en aval de la section de turbine 32 pour accroître la vitesse des gaz éjectés, ce qui augmente la poussée.
[0029] Les composants du moteur à turbine 10 peuvent être soumis à des températures et des contraintes élevées, y compris de la fatigue oligocyclique et de la fatigue polycyclique, ainsi qu’à d’autres perturbations qui peuvent se produire pendant le fonctionnement. Comme exemples non limitatifs de tels composants, on peut citer les aubages rotatifs ou fixes présents dans la section de compresseur 22 ou la section de turbine 32, ou des composants inclus dans ou couplés au carter de cœur 46, comme des supports, des plateaux ou des joints. Ces composants peuvent inclure des matériaux conçus pour les exigences de résistance, de résilience ou de température du milieu environnant, y compris les alliages métalliques.
[0030] Il a été déterminé qu’un matériau de type nickel-cobalt-phosphore nanocristallin déposé par voie galvanique a des caractéristiques microstructurelles propres qui augmentent la résistance à la fatigue. Ces propriétés améliorent de façon significative la résistance à l’amorce de fissures et augmentent la ténacité à la rupture. La figure 2 montre un exemple de matériau ou alliage nickel-cobalt traité à la chaleur, qui est ici appelé matériau nickel-cobalt 100, qui peut être employé dans un composant du moteur à turbine 10 (figure 1) ou une partie de celui-ci. L’exemple de matériau nickelcobalt 100 est représenté avec des grains de nickel-cobalt nanocristallin non maclés, que l’on appelle ici grains non maclés 101, ainsi que des grains de nickel-cobalt nanocristallin maclés, que l’on appelle grains maclés 102. Les grains non maclés 101 ou les grains maclés 102 peuvent être répartis de façon homogène ou hétérogène dans le matériau nickel-cobalt 100. Des structures ou grains d’autres tailles, au-delà de celles montrées sur la figure 2, y compris des structures de métal amorphe ou des grains maclés ou non maclés de n’importe quelle taille appropriée tels que des grains microcristallins ou des grains grossiers, peuvent être utilisés dans le matériau nickel-cobalt
100 ; il a toutefois été déterminé que les grains de taille nanocristalline apportent un bénéfice supplémentaire pour la résistance à la fatigue.
[0031] Les grains 101, 102 peuvent avoir une taille de grain moyenne 104 qui est dans une région nanocristalline. L’expression « région nanocristalline » peut désigner par exemple une région ayant des tailles de grains situées sur une échelle nanométrique, comme moins de 100 nm, dans un exemple non limitatif.
[0032] Des joints de grains 106 sont définis le long de grains adjacents 101, 102, et des micro-vides de jonction triple 108 sont définis à la jonction de trois grains 101, 102 adjacents, comme représenté. Les grains maclés 102 sont illustrés avec une première macle 111, représentée de façon plus sombre par souci de clarté, et une deuxième macle 112.
[0033] Des précipités, représentés sous la forme de précipités de phosphore 120, peuvent aussi être inclus dans le matériau nickel-cobalt 100. Les précipités de phosphore 120 sont illustrés au niveau des joints de grains 106. Bien que cela ne soit pas représenté dans un souci de clarté, les précipités de phosphore peuvent aussi être dispersés dans les grains 101, 102 (par exemple dans le réseau de grains) ainsi que dans les joints de grains 106. Les précipités de phosphore 120 peuvent fournir un ancrage de Zener qui empêche une croissance des grains supplémentaire par l’intermédiaire d’une force d’ancrage qui résiste au mouvement des dislocations ou au passage d’autres joints de grains. Les précipités de phosphore 120 ou les macles intragranulaires dans l’un quelconque ou dans tous les grains 101, 102 peuvent apporter une endurance ou une résistance à la fatigue accrues. Il est aussi prévu que des précipités ou d’autres matériaux d’alliage, y compris le bore ou le manganèse, puissent être utilisés au lieu de, ou en plus, des précipités de phosphore 120.
[0034] L’exemple de matériau nickel-cobalt 100 peut comprendre de 30 % environ à 35 % environ en masse atomique de cobalt, de 1 000 ppm environ à 3 500 ppm environ en masse atomique de phosphore, et du nickel comme complément du matériau. Il est aussi prévu que d’autres plages ou proportions de nickel, de cobalt ou de phosphore puissent être utilisées. Dans d’autres exemples non limitatifs, la concentration en nickel dans le matériau nickel-cobalt 100 peut être de 60 % environ à 80 % environ en masse atomique. La concentration en cobalt dans le matériau nickel-cobalt 100 peut être de 20 % environ à 50 % environ. La concentration en phosphore dans le matériau nickel-cobalt 100 peut être de 500 ppm environ à 2 000 ppm environ en masse atomique.
[0035] La figure 3 montre que l’exemple de matériau nickel-cobalt 100 peut être formé en produisant un matériau précurseur nickel-cobalt dopé, que l’on appelle ici le matériau précurseur 130, en utilisant un processus de dépôt par voie galvanique, ou « électrodéposition ». Le matériau précurseur 130 peut être formé en utilisant n’importe quel processus d’électrodéposition approprié, comme un bain de Watts. Le processus d’électrodéposition peut être exécuté en utilisant un bain d’électrodéposition 140 qui contient une source de nickel 142 et une source de cobalt 144. En option, une source de phosphore (non représentée) peut être ajoutée, soit dans le bain d’électrodéposition 140, soit séparément sous forme de solution liquide. Le bain d’électrodéposition 140 peut comprendre en outre de l’acide borique ou un sel de celui-ci pour empêcher la passivation de surface d’électrode ou la réduction du nickel et pour agir en tant qu’agent de surface, un ou plusieurs agents chélateurs ou agents complexants pour chélater ou se combiner à des ions particuliers dans le bain d’électrodéposition, ou un inhibiteur de la saccharine pour maîtriser la taille des grains. En outre, le bain d’électrodéposition peut comprendre un ou plusieurs surfactants pour réduire la tendance à la cavitation. Le bain d’électrodéposition peut comprendre en outre divers autres additifs à des concentrations inférieures à 1 % en poids, parmi lesquels des agents tampons, des agents mouillants, des produits d’affinage du grain, des éclaircissants, etc.
[0036] La source de nickel 142 pour le bain d’électrodéposition 140 peut comprendre du sulfate de nickel, de 1’hypophosphite de nickel, de l’oxyde de nickel, du carbonate de nickel ou du chlorure de nickel, ainsi que leurs combinaisons. De préférence, la source de nickel 142 comprend du sulfate de nickel. La source de nickel 142 peut être fournie avec une concentration ionique de 50 mM environ à 1 M environ, par exemple de 250 mM environ à 750 mM environ.
[0037] La source de cobalt 144 pour le bain d’électrodéposition 140 peut comprendre du sulfate de cobalt, du chlorure de cobalt ou un carbonate de cobalt, ainsi que leurs combinaisons. De préférence, la source de cobalt 144 comprend du sulfate de cobalt. La source de cobalt peut être fournie avec une concentration ionique de 10 mM environ à 100 mM environ, par exemple de 25 mM environ à 75 mM environ.
[0038] La source de phosphore 146 pour le bain d’électrodéposition 140 peut comprendre de l’acide hypophosphoreux ou un sel de type hypophosphite. Comme exemples de sels de type hypophosphites, on peut citer 1’hypophosphite de sodium, 1’hypophosphite de potassium, 1’hypophosphite de nickel ou 1’hypophosphite d’ammonium, ou d’autres hypophosphites d’alcalis ou métaux alcalino-terreux, ainsi que leurs combinaisons. De préférence, la source de phosphore 146 comprend de 1’hypophosphite de sodium. La source de phosphore 146 peut être fournie avec une concentration ionique de 50 mM environ à 500 mM environ, par exemple de 100 mM environ à 250 mM environ.
[0039] Un ou plusieurs agents chélateurs 148 ou agents complexants 150 peuvent être ajoutés au bain d’électrodéposition. Comme exemples d’agents chélateurs 148, on peut citer l’acide malonique, l’acide oxalique, l’acide succinique, l’acide citrique, l’acide malique, l’acide maléique, l’acide tartrique, l’éthylènediamine, l’acide éthylè nediamine tétracétique (EDTA), le triéthylènetétramine, le diéthylènetriamine, l’hydrazobenzène, les acides aminés, ainsi que les sels de l’un quelconque des éléments qui précèdent. Comme exemples d’agents complexants 150, on peut citer l’acide acétique, l’acide propionique, l’acide glycolique, l’acide formique, l’acide lactique, la glycine, ainsi que les sels de l’un quelconque des éléments qui précèdent. Les sels des agents chélateurs ou des agents complexants peuvent comprendre des alcalis ou des sels de métaux alcalino-terreux, des sels d’ammonium, des sels de nickel et des sels de cobalt. De préférence, le bain d’électrodéposition 140 comprend au moins un agent chélateur 148 et au moins un agent complexant 150. Un ou plusieurs agents chélateurs 148 peuvent être fournis avec une concentration de 10 mM environ à 250 mM environ, par exemple de 25 mM environ à 200 mM environ. Un ou plusieurs agents complexants 150 peuvent être fournis avec une concentration de 100 mM environ à 750 mM environ, par exemple de 250 mM environ à 500 mM environ. Comme exemples de surfactants pour le bain d’électrodéposition, on peut citer les éthoxylates d’octyl phénol (par exemple le Tritonv,l) X-100, etc.), l’octylphénoxy-polyéthoxyéthanol (par exemple IGEPALMD CA-360, etc.), le dodécylsulfate de sodium (SDS), etc. Un ou plusieurs surfactants peuvent être fournis avec une concentration de 10 environ à 1 000 environ ppm en poids.
[0040] Une solution de bain 152 peut être préparée en combinant les différents composants dans un entraîneur aqueux. Généralement, la solution de bain 152 peut être maintenue à un pH acide d’environ 3,3 à 4,3, par exemple de 3,5 à 4,0 en utilisant un agent acide approprié (par exemple de l’acide hypophosphoreux, de l’acide orthophosphorique ou de l’acide sulfurique) et un agent basique approprié (par exemple l’hydroxyde de sodium). Le bain d’électrodéposition 140 comprend une ou plusieurs anodes 154, comme la source de nickel 142, la source de cobalt 144 ou la source de phosphore 146 qui peuvent relâcher des ions dans le bain d’électrodéposition. Le bain d’électrodéposition 140 peut aussi comprendre une ou plusieurs cathodes 156. Les cathodes 156 peuvent faire office de mandrin 157 qui définit une forme du matériau précurseur 130 déposé sur celui-ci. Le mandrin 157 peut comporter une couche d’oxyde qui permet de séparer facilement le matériau précurseur 130 de celui-ci.
[0041] Le processus d’électrodéposition peut être réalisé avec une température de bain inférieure à 60 °C environ, par exemple de 40 à 55 °C environ. Il est possible d’utiliser une large plage de densités de courant, y compris une densité de courant de modulation. La densité de courant peut par exemple être comprise entre 5 et 500 mA/cm2 environ.
[0042] On peut faire varier un ou plusieurs paramètres du bain d’électrodéposition 140 pour obtenir une structure cristalline de précurseur voulue qui inclut le dépôt de régions de grains nanocristallins. Par exemple, dans certains aspects, on peut utiliser des techniques d’électrodéposition sous impulsions de courant pour faire varier le taux de germination et la croissance des grains existants, par exemple en faisant varier la densité du courant de crête, la durée des impulsions et la durée d’interruption des impulsions, ou en inversant les impulsions. L’électrodéposition sous impulsions peut être particulièrement intéressante parce qu’elle peut donner des structures à grains plus fins que ce que l’on peut obtenir avec l’électrodéposition à courant continu. D’autres paramètres d’électrodéposition permettent d’obtenir la structure cristalline de précurseur voulue, par exemple en fournissant une composition de bain variable, une vitesse d’agitation variable, un pH variable, etc.
[0043] Les conditions d’électrodéposition, parmi lesquelles la chimie du bain et les paramètres des impulsions, peuvent être choisies de manière à fournir un matériau précurseur résultant, comme le matériau précurseur nickel-cobalt dopé 130, ayant une structure souhaitée. Dans certains aspects, le matériau précurseur 130 peut avoir une structure métallique comportant des régions cristallines constituées de structures de grains nanocristallins. Des régions amorphes peuvent éventuellement être ajoutées, dans ce cas la proportion de régions amorphes par rapport aux régions cristallines dans le matériau précurseur 130 peut être choisie de façon à obtenir une stabilisation thermique ou un renforcement souhaité(e) suite au traitement à la chaleur.
[0044] Dans un exemple non limitatif, le processus d’électrodéposition peut fournir le matériau précurseur 130 substantiellement sous la forme d’un matériau nickel-cobalt dopé au phosphore comportant un matériau en grains nanocristallins. Le matériau en grains nanocristallins peut avoir une distribution de taille de grains inférieure à 100 nm environ, par exemple de 50 nanomètres environ à 100 nanomètres environ. Comme autre exemple, le processus d’électrodéposition peut fournir le matériau précurseur 130 substantiellement sous la forme d’un matériau à grains nanocristallins nickel-cobalt dopé au bore ayant une distribution de taille de grains d’environ 50 à 100 nanomètres.
[0045] Une fois l’électrodéposition terminée, le matériau précurseur 130 peut être soumis à un traitement à la chaleur en utilisant n’importe quel système de traitement thermique souhaité, y compris un four discontinu ou un four continu, par exemple. Un tel matériau précurseur, lorsqu’il est soumis à un traitement thermique tel que décrit ici, peut présenter une résistance à la fatigue, une ductilité ou une résistance à la traction élevées.
[0046] Il est prévu qu’une atmosphère contrôlée puisse être fournie. L’atmosphère contrôlée peut fournir un ou plusieurs gaz au système de traitement thermique, en option sous un environnement à pression négative. Par exemple, un ou plusieurs gaz peuvent comprendre de l’hydrogène, de l’azote, de l’argon, de l’ammoniac, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, de l’hélium, des hydrocarbures (p. ex. du méthane, de l’éthane, du propane, du butane, etc.), ou de la vapeur d’eau, ainsi que des corn binaisons de ceux-ci. Ces gaz peuvent fournir une atmosphère endothermique ou une atmosphère exothermique. Le temps de traitement thermique et le programme de température particuliers dépendront de la composition du matériau précurseur 130 et des propriétés résultantes souhaitées suite au traitement thermique.
[0047] Il est prévu que le matériau précurseur 130 puisse être soumis à un traitement thermique de renforcement des précipités. La figure 4 montre un diagramme des phases 160 pour le matériau nickel-cobalt 100 avec superposition d’exemples de zones de traitement thermique pour le traitement thermique de renforcement des précipités.
[0048] Le traitement thermique peut être réalisé à une température, ou dans une zone de température, sous la température de départ de croissance des grains afin de fournir un traitement thermique de renforcement des précipités. La température de départ de croissance des grains dans le matériau précurseur peut être déterminée en réalisant un essai de traitement thermique isochrone pour le matériau précurseur. Dans l’exemple montré, un alliage nickel-cobalt dopé au phosphore contenant 30 % de cobalt peut avoir une température de départ de référence Tdépart de 700 K environ. On notera toutefois que la température de départ pour la croissance des grains peut varier en fonction de la composition du matériau précurseur. Le traitement thermique de renforcement des précipités donne des précipités de phosphore 120 qui peuvent provoquer un ancrage de Zener. Le traitement thermique de renforcement des précipités peut être réalisé à une température constante. En variante, la température peut varier, par exemple selon un cycle de traitement thermique qui comprend une séquence de températures de traitement thermique. En option, le matériau résultant du premier traitement thermique de renforcement des précipités peut être trempé ou refroidi lentement.
[0049] Dans d’autres exemples non limitatifs, le traitement thermique de renforcement des précipités peut comprendre un traitement thermique dans une plage de températures allant de 600 K environ à 750 K environ, par exemple de 630 K à 700 K dans un exemple non limitatif. Dans d’autres exemples non limitatifs, le traitement thermique de renforcement des précipités peut être réalisé dans une plage de températures selon un cycle de traitement thermique qui comprend une ou plusieurs augmentations de la température jusqu’à la température de départ de la croissance des grains pendant un intervalle de temps. Par exemple, avec une température de départ de 700 K, un exemple de traitement thermique de renforcement des précipités peut comprendre un traitement thermique selon un cycle dans une plage de températures allant de 630 K environ à 700 K environ, avec une première partie du cycle réalisée dans une plage de températures de 630 K environ à 670 K environ, et une deuxième partie du cycle réalisée dans une plage de températures de 670 K environ à 700 K environ.
[0050] Le niveau de force de cisaillement suffisant pour former des macles intragranulaires pendant Γélectrodéposition peut être décrit par une force de maclage de cisaillement critique rcrit, définie par l’équation 2 ci-dessous :
[0051] (2) 2yïf.
<6
[0052] où b est un vecteur de Burgers représentant l’amplitude et la direction de la distorsion de réseau résultant d’une dislocation dans un réseau cristallin. La force de maclage de cisaillement critique étant inférieure quand l’énergie de défaut d’empilement est plus faible, l’augmentation de la concentration en cobalt dans l’alliage nickel-cobalt favorise le maclage intragranulaire. Des macles de déformation peuvent aussi se former dans le matériau nickel-cobalt 100 sous une charge appliquée comme une vibration résonante.
[0053] Les macles intragranulaires (telles que les première et deuxième macles 111,112) formées pendant le traitement thermique peuvent être désignées sous le nom de macles de recuit. La probabilité de former des macles de recuit p peut être décrite relativement à la taille des grains D et à une constante dépendant du matériau B, qui est inversement proportionnelle à l’énergie de défaut d’empilement, comme défini par l’équation 3 cidessous :
[0054] (3)p=B10g ÏD
[0055] où D o est la taille de grain pour laquelle p vaut zéro. B étant inversement proportionnel à l’énergie de défaut d’empilement, une énergie de défaut d’empilement faible associée à l’augmentation de la concentration en cobalt dans le matériau nickelcobalt 100 favorise aussi la formation de macles de recuit.
[0056] Pris individuellement ou en combinaison, la présence de précipitants de phosphore 120 qui ancrent les joints de grains 106 du matériau nickel-cobalt 100, ou l’ancrage intragranulaire attribuable au niveau élevé de cobalt dans le matériau nickel-cobalt 100, peuvent permettre une stabilité thermique accrue du matériau nickel-cobalt 100. La stabilité thermique peut être caractérisée relativement à la température de départ Tdépart pour la croissance des grains dans l’alliage nickel-cobalt. Généralement la température de départ pour la croissance des grains dans un alliage nickel-cobalt correspond à environ 40 % de la température de fusion Tfusion pour l’alliage. Mais l’introduction de précipitants de phosphore 120 ou un niveau élevé de cobalt peuvent augmenter la température de départ, respectivement par ancrage et par maclage intragranulaire. Dans certains aspects, la température de départ Tdépart pour la croissance des grains dans le matériau nickel-cobalt 100 peut être augmentée jusqu’à environ 50 % ou 60 % de la température de fusion Tfusion pour l’alliage.
[0057] En référence à présent à la figure 5, le matériau précurseur nickel-cobalt dopé au phosphore 130 est représenté avec un groupe de grains de nickel-cobalt nanocristallins non maclés et non traités à la chaleur, appelés ici grains non traités 170. Les grains non traités 170 du matériau précurseur 130 sont représentés sous la forme de grains non maclés. Certains des grains non traités 170 peuvent présenter un maclage, et il est aussi prévu que certains des grains non traités 170 puissent avoir une seule orientation de grain après Γélectrodéposition.
[0058] La figure 6 représente le matériau précurseur 130 de la figure 5 après un traitement thermique tel que décrit ci-dessus pour former le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur 100 comportant les grains non maclés 101 et les grains maclés 102. Comme décrit ci-dessus, le traitement thermique peut comprendre au moins un chauffage à une température, ou dans une plage de températures, inférieure à la température de départ de la croissance des grains dans le matériau précurseur nickel-cobalt dopé 130, comprenant le chauffage dans une plage de températures de 650 K environ à 700 K environ, pour former le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur 100. Le traitement thermique peut former des grains maclés 102. Le traitement thermique peut aussi former des précipités de phosphore 120 le long des joints de grains 160 comme montré, ou dans les grains 101, 102 (non représenté, par souci de clarté). Les précipités de phosphore 120 peuvent permettre l’ancrage de Zener comme décrit plus haut.
[0059] Le maclage intragranulaire peut aussi se produire dans des conditions de fonctionnement à température élevée ou à contrainte élevée, ce qui renforce la stabilité thermique pour les composants formés à partir du matériau nickel-cobalt 100 présenté ici. Le maclage intragranulaire peut se produire en conséquence des contraintes de cisaillement introduites via la croissance des grains, qui peuvent apparaître en raison des défauts d’empilement situés au niveau des joints de grains en migration, mais aussi en raison des dissociations de joints de grains, des rencontres de grains ou des accidents de croissance.
[0060] Un exemple de propagation de fissure ou de chemin de rupture 190 est représenté dans le matériau nickel-cobalt 100, par exemple sous effort cyclique ou en contrainte de traction. Le chemin de rupture 190 est illustré à la fois avec un mode de rupture intragranulaire et un mode de rupture transgranulaire. Quatre cas de parties du chemin de rupture 190 sont illustrés à titre d’exemple. Une première partie 191 suit une première macle 111 d’un grain maclé 102 dans un mode de rupture transgranulaire. Une deuxième partie 192 suit un joint de grain 106 dans un mode de rupture intergranulaire. Une troisième partie 193 suit une première macle 111 d’un autre grain maclé 102 dans un mode de rupture transgranulaire, et une quatrième partie 194 croise les première et deuxième macles 111, 112 d’un autre grain maclé 102 dans un autre mode de rupture transgranulaire.
[0061] En comparaison, un chemin de propagation de fissure dans un alliage nickel-cobalt classique tend à suivre un mode de rupture intergranulaire le long des joints de grains, qui se produit avec une contrainte de traction relativement faible par rapport à un mode de rupture transgranulaire. On notera que le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur 100 a une plus grande résistance que les autres alliages nickel-cobalt classiques.
[0062] En référence à la figure 7, un graphique 200 représente des exemples de courbes contrainte-déformation qui illustrent les effets du maclage intragranulaire. Une structure de grains nanocristallins comportant à la fois de l’ancrage et du maclage intragranulaire peut présenter une résistance ou une ductilité améliorée par rapport à une structure de grains nanocristallins qui ne comporte que de l’ancrage. Les macles intragranulaires apportent des obstacles interfaciaux supplémentaires sous forme de joints de macles cohérents qui contribuent à la résistance à la traction de manière similaire à la taille de grains réduite, mais ces joints de macles cohérents fournissent des plans de glissement qui peuvent contribuer à la ductilité. Le plan de glissement au niveau des joints de macles intragranulaires peut contribuer à accroître la ductilité à des degrés différents selon les configurations géométriques et les contraintes locales.
[0063] La figure 8 montre une courbe 300 représentant l’énergie de défaut d’empilement des alliages nickel-cobalt en fonction de la teneur en cobalt. Comme on peut le voir, l’énergie de défaut d’empilement de l’alliage nickel-cobalt diminue lorsque le pourcentage de cobalt dans l’alliage diminue. Par exemple, un alliage nickel-cobalt contenant environ 10 % de cobalt peut avoir une énergie de défaut d’empilement de 125 mJ/m2 environ, tandis que l’alliage peut avoir une énergie de défaut d’empilement de 75 mJ/m2 environ avec environ 30 % de cobalt, ou de 40 mJ/m2 environ avec environ 40 % de cobalt. Les alliages nickel-cobalt tels que le matériau nickel-cobalt 100 peuvent avoir une plus grande propension à produire des macles, comparés au nickel non allié, en raison d’une diminution de l’énergie de défaut d’empilement (SFE). L’augmentation du pourcentage de cobalt dans le matériau nickel-cobalt 100, qui peut aller jusqu’à une concentration d’environ 50 %, peut réduire encore l’énergie de défaut d’empilement, comme montré sur la figure 8. La maîtrise et l’ajustement de la concentration en cobalt peuvent aussi être utilisés pour améliorer la ductilité ainsi que le renforcement thermique et la résistance à la distorsion. Par exemple, l’énergie de défaut d’empilement pour un matériau 100 % Ni est d’environ 125 mJ/m2. Pour un alliage NiCo à 30 % de cobalt, elle est réduite à 75 mJ/m2 environ, et elle peut être encore réduite à 40 mJ/m2 environ avec 40 % de cobalt.
[0064] La figure 9 représente un graphique 400 qui montre la résistance à la fatigue en fonction de la taille des grains pour un exemple de métal, plus précisément de l’acier inoxydable comme le SS304. Les tailles de grains représentées sont les suivantes : 47 pm (tracée avec des cercles), 17 pm (tracée avec des triangles), et 3 pm (tracée avec des carrés). Par exemple, l’acier inoxydable peut être placé sous une charge cyclique, et la résistance à la fatigue peut être mesurée par un nombre de cycles jusqu’à ce que le matériau présente une fatigue, par exemple par fracture, sous une gamme de contraintes externes. Toutes les tailles de grains montrées font apparaître une plus grande résistance à la fatigue avec une contrainte externe plus faible. De plus, toutes les tailles de grains ont une « résistance à durée infinie », dans laquelle le nombre de cycles à la fracture est extrêmement grand, ou « infini », pour une contrainte inférieure ou égale à une certaine contrainte externe. Par exemple, si le matériau en question est employé pour un composant qui subit des contraintes externes à un niveau inférieur ou égal à la « résistance à durée infinie » du matériau, on ne s’attendra pas à ce que ce composant connaisse de la fatigue en utilisation (par exemple une propagation de fissure) sur toute la durée de vie du composant. La résistance à la fissure de fatigue globale est augmentée avec une taille de grains réduite, comme on peut le voir avec le graphique 400. La taille des grains, le nombre de macles et l’épaisseur ou la largeur des macles peuvent avoir un effet sur la propagation d’une fissure et sur l’amplitude de la résistance à durée infinie du matériau.
[0065] La figure 10 représente un graphique 500 qui montre la résistance à la fatigue en fonction de la taille des grains pour un autre exemple de métal sous la forme de nickel déposé par voie galvanique. Les tailles de grains représentées sont le nickel nanocristallin, le nickel à grains ultrafins et le nickel microcristallin. De façon similaire à la figure 9, la résistance à la fissure de fatigue globale augmente avec la réduction de la taille des grains.
[0066] En référence aux figures 9 et 10, on notera que des aspects du matériau nickel-cobalt 100 tel que décrit ici permettent une résistance à la fatigue augmentée pour les petites tailles de grains. Par exemple, le matériau nickel-cobalt 100 peut avoir une taille de grains inférieure à 100 nm, par exemple à peu près 85 nm. Une relation directe a été établie entre la taille ou la largeur des grains et macles et l’amorçage des fissures et la contrainte de rupture de fatigue. Dans ce cas, l’amorçage de fissure se produisait avec des contraintes plus grandes pour les matériaux à grains nanométriques que pour les matériaux à plus grande taille de grains. Le matériau nickel-cobalt nanocristallin 100 peut aussi présenter une haute résistance à la rupture de fatigue, ou ténacité à la rupture du matériau. Dans un exemple, le matériau nickel-cobalt peut présenter une ténacité à la rupture d’environ 10 MPa-m1/2 à 70 MPa-m1/2. Dans un autre exemple, le matériau nickel-cobalt 100 peut présenter une dureté Vickers supérieure à 400 Hv.
[0067] Un procédé de fabrication d’un matériau tel que le matériau nickel-cobalt 100 comprend la formation d’un matériau précurseur nickel-cobalt dopé 100 au moyen d’un processus d’électrodéposition et le traitement à la chaleur du matériau précurseur nickel-cobalt dopé 100, dans lequel le traitement à la chaleur comprend au moins le chauffage à une température inférieure à la température de départ de la croissance des grains dans le matériau précurseur nickel-cobalt dopé 100 pour former un matériau nickel-cobalt traité à la chaleur 100. Le matériau précurseur nickel-cobalt dopé 100 peut comprendre au moins un matériau parmi un matériau nickel-cobalt dopé au phosphore et un matériau nickel-cobalt dopé au bore, tels que décrits plus haut. En option, un exemple utilisant un matériau nickel-cobalt dopé au phosphore peut comprendre de 30 % environ à 35 % environ en masse atomique de cobalt, de 1 000 ppm environ à 1 500 ppm environ en masse atomique de phosphore, et du nickel comme complément du matériau.
[0068] Le traitement thermique peut former au moins un élément parmi des précipités de phosphore au niveau des joints de grains nanocristallins et un maclage intragranulaire, comme décrit plus haut. Le matériau nickel-cobalt dopé au phosphore peut comporter une structure de grains nanocristallins ayant une distribution de taille de grains d’environ 50 à 100 nanomètres. Le matériau nickel-cobalt dopé au phosphore peut présenter une ténacité à la rupture d’environ 10 MPa-m1/2 à 70 MPa-m1/2, une résistance ultime à la traction d’environ 1 000 MPa à environ 1 500 MPa, et il peut avoir une stabilité thermique accrue avec une température de départ égale à environ 50 % ou 60 % de la température de fusion pour l’alliage décrit ci-dessus. En outre, le procédé peut aussi comprendre la transformation du matériau nickel-cobalt traité à la chaleur en un composant d’aéronef tel que décrit plus haut.
[0069] Des aspects du matériau nickel-cobalt divulgué tel que décrit dans la présente apportent différents avantages, parmi lesquels une résistance à la fatigue et une dureté du matériau améliorées. Des aspects de l’invention fournissent un nouvel alliage déposé par voie galvanique à base de nickel nanocristallin ayant une excellente stabilité thermique, une haute résistance à la fatigue oligocyclique et une haute résistance aux fissures en fatigue polycyclique. Ceci se traduit par une utilisation efficace du matériau via le processus d’électrodéposition pour une large gamme de composants, y compris les composants de moteurs à turbine qui sont placés dans différentes conditions de contrainte et de fatigue.
[0070] De manière non encore décrite, les différentes caractéristiques et structures des divers modes de réalisation peuvent être librement combinées entre elles. Qu’une caractéristique ne soit pas illustrée dans tous les modes de réalisation ne signifie pas qu’elle ne peut pas l’être, cela est fait simplement pour simplifier la description. Ainsi, les diverses caractéristiques des différents modes de réalisation peuvent être mélangées et associées à volonté pour former de nouveaux modes de réalisation, que ces nouveaux modes de réalisation soient ou non expressément décrits. Toutes les combinaisons ou permutations des caractéristiques décrites dans la présente sont couvertes par cette invention.
[0071] La présente description écrite utilise des exemples pour décrire l’invention, y compris le meilleur mode, et aussi pour permettre à n’importe quelle personne du métier de mettre l’invention en pratique, y compris de fabriquer et d’utiliser n’importe quel dispositif ou système et de mettre en œuvre n’importe quel procédé incorporé.
[0072] D’autres aspects de l’invention sont fournis ci-après.
[0073] Il est proposé un procédé de fabrication d’un matériau, le procédé comprenant la formation d’un matériau précurseur nickel-cobalt dopé, et le traitement à la chaleur du matériau précurseur nickel-cobalt dopé, dans lequel le traitement à la chaleur comprend au moins le chauffage à une température inférieure à la température de départ de la croissance des grains dans le matériau précurseur nickel-cobalt dopé pour former un matériau nickel-cobalt traité à la chaleur.
[0074] De préférence, le matériau précurseur nickel-cobalt dopé comprend au moins un matériau parmi un matériau nickel-cobalt dopé au phosphore et un matériau nickelcobalt dopé au bore.
[0075] Avantageusement, le matériau nickel-cobalt dopé au phosphore peut comprendre de 25 % environ à 40 % environ en masse atomique de cobalt, de 1 000 ppm environ à 3 500 ppm environ en masse atomique de phosphore, et du nickel comme complément du matériau.
[0076] Selon un mode de réalisation, le traitement à la chaleur forme des précipités de phosphore au niveau de joints de grains nanocristallins.
[0077] Selon un mode de réalisation, le traitement à la chaleur forme un maclage intragranulaire.
[0078] Selon un mode de réalisation, le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur comprend une structure de grains nanocristallins ayant une distribution de tailles de grains d’environ 50 à 100 nanomètres.
[0079] Selon un mode de réalisation, le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur présente une ténacité à la rupture d’environ 10 MPa-m1/2 à 70 MPa-m1/2.
[0080] De préférence, le traitement thermique comprend en outre un traitement thermique dans une plage de températures allant de 600 K environ à 750 K environ.
[0081] Selon un mode de réalisation, le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur présente une résistance ultime à la traction d’environ 1 000 MPa à environ 1 500 MPa.
[0082] Selon un mode de réalisation, la formation d’un matériau précurseur nickel-cobalt dopé comprend en outre l’électroformage du matériau précurseur nickel-cobalt dopé.
[0083] Il est également proposé un composant comprenant un corps dans lequel au moins une partie de celui-ci comporte un alliage nickel-cobalt stabilisé thermiquement avec des structures de grains nanocristallins, un ancrage et un maclage intragranulaire qui présente une ténacité à la rupture d’environ 10 MPa-m1/2 à 70 MPa-m1/2, une stabilité thermique accrue avec une température de départ égale à environ 50 % ou 60 % de la température de fusion de l’alliage, et une résistance ultime à la traction d’environ 1 000 MPa à environ 1 500 MPa.
[0084] De préférence, la structure de grains nanocristallins comprend une distribution de tailles de grains d’environ 50 nanomètres à environ 100 nanomètres.
[0085] Selon un mode de réalisation, l’alliage nickel-cobalt comporte une composition chimique comprenant de 30 % environ à 35 % environ en masse atomique de cobalt, de 1 000 ppm environ à 1 500 ppm environ en masse atomique de phosphore ou de bore, et du nickel comme complément du matériau.
[0086] Il est également proposé un matériau de type nickel-cobalt comprenant une structure de grains nanocristallins ayant une distribution de tailles de grains d’environ 50 nanomètres à environ 110 nanomètres, la structure de grains nanocristallins comprenant des précipités de phosphore au niveau de joints de grains nanocristallins et du maclage intragranulaire, le matériau ayant une composition chimique comprenant de 25 % environ à 40 % environ en masse atomique de cobalt, de 1 000 ppm environ à 3 500 ppm environ en masse atomique de phosphore ou de bore, et du nickel.
[0087] De préférence, le nickel forme le complément du matériau.
[0088] Avantageusement, la résistance à la fissure de fatigue dans le matériau nickel-cobalt est augmentée avec une taille de grains nanocristallins réduite.
[0089] Selon un mode de réalisation, le matériau nickel-cobalt présente une dureté Vickers supérieure à 400 Hv.
[0090] Selon un mode de réalisation, le matériau nickel-cobalt présente une ténacité à la rupture d’environ 10 MPa-m1/2 à 70 MPa-m1/2.
[0091] Selon un mode de réalisation, le matériau nickel-cobalt présente une stabilité thermique accrue avec une température de départ égale à environ 50 % ou 60 % de la température de fusion de l’alliage.
[0092] Selon un mode de réalisation, le matériau nickel-cobalt présente une résistance ultime à la traction d’environ 1 000 MPa à environ 1 500 MPa.
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] Procédé de fabrication d’un matériau, le procédé comprenant : la formation d’un matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130) ; et le traitement à la chaleur du matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130), dans lequel le traitement à la chaleur comprend au moins le chauffage à une température inférieure à la température de départ de la croissance des grains dans le matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130) pour former un matériau nickel-cobalt traité à la chaleur (100). [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130) comprend au moins un matériau parmi un matériau nickel-cobalt dopé au phosphore (130) et un matériau nickelcobalt dopé au bore (130). [Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, dans lequel le matériau nickel-cobalt dopé au phosphore (130) comprend de 25 % environ à 40 % environ en masse atomique de cobalt, de 1 000 ppm environ à 3 500 ppm environ en masse atomique de phosphore, et du nickel comme complément du matériau. [Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le traitement à la chaleur forme des précipités de phosphore (120) au niveau de joints de grains nanocristallins (106). [Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le traitement à la chaleur forme un maclage intragranulaire (102). [Revendication 6] Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur (100) comprend une structure de grains nanocristallins (101, 102) ayant une distribution de tailles de grains (104) d’environ 50 à 100 nanomètres. [Revendication 7] Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur (100) présente une ténacité à la rupture d’environ 10 MPa-m1/2 à 70 MPa-m1/2. [Revendication 8] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le traitement à la chaleur comprend en outre un traitement thermique dans une plage de températures allant de 600 K environ à 750 K environ. [Revendication 9] Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel le matériau nickel-cobalt traité à la chaleur (100) présente une résistance ultime à la traction d’environ 1 000 MPa à environ 1 500 MPa. [Revendication 10] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la formation d’un matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130) comprend en outre l’électroformage du matériau précurseur nickel-cobalt dopé (130).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2209200A FR3126996A1 (fr) | 2018-12-13 | 2022-09-13 | Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/219,249 | 2018-12-13 | ||
| US16/219,249 US11053577B2 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Nickel-cobalt material and method of forming |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2209200A Division FR3126996A1 (fr) | 2018-12-13 | 2022-09-13 | Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3090012A1 true FR3090012A1 (fr) | 2020-06-19 |
| FR3090012B1 FR3090012B1 (fr) | 2022-10-21 |
Family
ID=69171993
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2001188A Active FR3090012B1 (fr) | 2018-12-13 | 2020-02-06 | Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication |
| FR2209200A Pending FR3126996A1 (fr) | 2018-12-13 | 2022-09-13 | Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2209200A Pending FR3126996A1 (fr) | 2018-12-13 | 2022-09-13 | Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11053577B2 (fr) |
| CN (2) | CN114657422B (fr) |
| CA (1) | CA3060673C (fr) |
| FR (2) | FR3090012B1 (fr) |
| GB (2) | GB2580534B (fr) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112239874B (zh) * | 2020-06-24 | 2023-04-25 | 中国科学院金属研究所 | 具有纳米孪晶结构的纯镍或镍基合金镀层及其电沉积制备方法 |
| US12000030B2 (en) | 2021-05-07 | 2024-06-04 | Apple Inc. | Copper alloy film with high strength and high conductivity |
| US20240026559A1 (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | Integran Technologies Inc. | Articles comprising heterogeneous and thermally stable grain-refined alloys |
| US20240026556A1 (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | Integran Technologies Inc. | Articles comprising thermally stable, grain-refined alloys |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54145335A (en) | 1978-05-02 | 1979-11-13 | Kobe Steel Ltd | Surface reforming of metal molding |
| JPS60162786A (ja) | 1984-02-06 | 1985-08-24 | Sony Corp | 薄膜抵抗の製造方法 |
| JPS60174891A (ja) | 1984-02-20 | 1985-09-09 | Toshiba Corp | 成型用金型の製造方法 |
| US4877461A (en) | 1988-09-09 | 1989-10-31 | Inco Alloys International, Inc. | Nickel-base alloy |
| JPH03244876A (ja) * | 1990-02-22 | 1991-10-31 | Riken Corp | ピストンリングとシリンダの組合せ |
| JP2000313988A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-14 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 電子部品用金又は金合金めっき材料 |
| JP2001003192A (ja) | 1999-06-23 | 2001-01-09 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 電子部品用金又は金合金めっき材料及びその製造方法 |
| AU2003900617A0 (en) * | 2003-02-12 | 2003-02-27 | Australian Surgical Design And Manufacture Pty Limited | Surface preparation of an implant |
| US7156932B2 (en) * | 2003-10-06 | 2007-01-02 | Ati Properties, Inc. | Nickel-base alloys and methods of heat treating nickel-base alloys |
| US7320832B2 (en) | 2004-12-17 | 2008-01-22 | Integran Technologies Inc. | Fine-grained metallic coatings having the coefficient of thermal expansion matched to the one of the substrate |
| US8388890B2 (en) * | 2006-09-21 | 2013-03-05 | Tyco Electronics Corporation | Composition and method for applying an alloy having improved stress relaxation resistance |
| CN101311285B (zh) * | 2007-05-25 | 2010-05-19 | 宝山钢铁股份有限公司 | 钴基高弹性合金及其制造方法,由该合金制成的超薄带材及其制造方法 |
| WO2010033873A1 (fr) | 2008-09-19 | 2010-03-25 | Fort Wayne Metals Research Products Corporation | Fil résistant aux efforts de fatigue, et procédé de production correspondant |
| US8545994B2 (en) | 2009-06-02 | 2013-10-01 | Integran Technologies Inc. | Electrodeposited metallic materials comprising cobalt |
| US8367217B2 (en) | 2009-06-02 | 2013-02-05 | Integran Technologies, Inc. | Electrodeposited metallic-materials comprising cobalt on iron-alloy substrates with enhanced fatigue performance |
| US8313593B2 (en) | 2009-09-15 | 2012-11-20 | General Electric Company | Method of heat treating a Ni-based superalloy article and article made thereby |
| TWI429789B (zh) | 2010-03-11 | 2014-03-11 | Omron Tateisi Electronics Co | 接觸件製造用組成物及使用其之接觸件以及連接器及製造接觸件製造用組成物之方法 |
| JP5736140B2 (ja) | 2010-09-16 | 2015-06-17 | セイコーインスツル株式会社 | Ｃｏ−Ｎｉ基合金およびその製造方法 |
| CN102392276B (zh) * | 2011-10-31 | 2014-01-08 | 哈尔滨工业大学 | Ni-Co-C合金代硬铬镀层的电沉积制备方法 |
| JP5077479B1 (ja) | 2011-12-15 | 2012-11-21 | オムロン株式会社 | コンタクトおよびこれを用いた電子部品 |
| US9427835B2 (en) | 2012-02-29 | 2016-08-30 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Nano-metal coated vane component for gas turbine engines and method of manufacturing same |
| JP6029435B2 (ja) * | 2012-06-27 | 2016-11-24 | Ｊｘ金属株式会社 | 電子部品用金属材料及びその製造方法、それを用いたコネクタ端子、コネクタ及び電子部品 |
| JP7177704B2 (ja) | 2016-03-03 | 2022-11-24 | ヴェロクシント コーポレイション | 付加製造を用いたナノ結晶物品の作成方法 |
| GB201604910D0 (en) | 2016-03-23 | 2016-05-04 | Rolls Royce Plc | Nanocrystalline bainitic steels, shafts, gas turbine engines, and methods of manufacturing nanocrystalline bainitic steels |
| CN106244857A (zh) * | 2016-09-28 | 2016-12-21 | 四川六合锻造股份有限公司 | 一种高温合金材料及其制备方法 |
| KR102630654B1 (ko) | 2017-05-01 | 2024-01-29 | 더 존스 홉킨스 유니버시티 | 나노트위닝된 니켈-몰리브덴-텅스텐 합금을 증착시키는 방법 |
| CN107604397B (zh) * | 2017-10-30 | 2019-02-15 | 西峡龙成特种材料有限公司 | 连铸结晶器铜板电沉积Ni-Co-B合金镀层的电镀方法 |
| US11807929B2 (en) | 2019-03-14 | 2023-11-07 | Unison Industries, Llc | Thermally stabilized nickel-cobalt materials and methods of thermally stabilizing the same |
| CN110344091A (zh) | 2019-08-22 | 2019-10-18 | 吉林大学 | 一种在材料基体上电镀镍钴合金镀层的方法 |
-
2018
- 2018-12-13 US US16/219,249 patent/US11053577B2/en active Active
-
2019
- 2019-10-29 CA CA3060673A patent/CA3060673C/fr active Active
- 2019-12-09 GB GB1918029.8A patent/GB2580534B/en active Active
- 2019-12-09 GB GB2111115.8A patent/GB2595385B/en active Active
- 2019-12-13 CN CN202210128690.3A patent/CN114657422B/zh active Active
- 2019-12-13 CN CN201911285888.7A patent/CN111321320B/zh active Active
-
2020
- 2020-02-06 FR FR2001188A patent/FR3090012B1/fr active Active
-
2021
- 2021-06-11 US US17/345,083 patent/US11591684B2/en active Active
-
2022
- 2022-09-13 FR FR2209200A patent/FR3126996A1/fr active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11053577B2 (en) | 2021-07-06 |
| GB2595385B (en) | 2022-08-17 |
| GB2595385A (en) | 2021-11-24 |
| CA3060673A1 (fr) | 2020-06-13 |
| CN114657422A (zh) | 2022-06-24 |
| CN114657422B (zh) | 2023-10-31 |
| CN111321320A (zh) | 2020-06-23 |
| US20220049336A1 (en) | 2022-02-17 |
| US20200190650A1 (en) | 2020-06-18 |
| GB2580534B (en) | 2021-11-03 |
| GB202111115D0 (en) | 2021-09-15 |
| GB2580534A (en) | 2020-07-22 |
| FR3090012B1 (fr) | 2022-10-21 |
| FR3126996A1 (fr) | 2023-03-17 |
| CA3060673C (fr) | 2022-05-10 |
| US11591684B2 (en) | 2023-02-28 |
| GB201918029D0 (en) | 2020-01-22 |
| CN111321320B (zh) | 2023-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3090012A1 (fr) | Matériau de type nickel-cobalt et procédé de fabrication | |
| Perrut et al. | High temperature materials for aerospace applications: Ni-based superalloys and γ-TiAl alloys | |
| JP4481027B2 (ja) | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 | |
| Yeh et al. | On the creep and phase stability of advanced Ni-base single crystal superalloys | |
| Wang et al. | Review on powder-bed laser additive manufacturing of Inconel 718 parts | |
| EP3710610B1 (fr) | Superalliage a base de nickel, aube monocristalline et turbomachine | |
| WO2022233284A1 (fr) | Superalliage à base de ni ayant une résistance à la corrosion thermique élevée et son procédé de préparation | |
| CN113798512B (zh) | 界面强化Ti-Ni基梯度材料的净成形方法及应用 | |
| KR20200036082A (ko) | 적층 가공법에 의해 제작된 니오븀 함유 니켈기 초내열합금의 결정립계 특성 향상을 위한 열처리 방법 및 이에 의해 열처리된 니켈기 초내열합금 | |
| Atabay et al. | Microstructure and mechanical properties of difficult to weld Rene 77 superalloy produced by laser powder bed fusion | |
| Wang et al. | Effects of temperature and stress on microstructural evolution during creep deformation of Ru‐free and Ru‐containing single crystal superalloys | |
| EP3710611B1 (fr) | Superalliage a base de nickel, aube monocristalline et turbomachine | |
| CN113751724B (zh) | 激光选区熔化成形gh4099合金构件的热处理方法 | |
| Gasson | The Superalloys: Fundamentals and Applications RC Reed Cambridge University Press, The Edinburgh Building, Shaftesbury Road, Cambridge, CB2 2RU, UK, 2006. 372pp. Illustrated.£ 80. ISBN 0-521-85904-2. | |
| US20160304993A1 (en) | Ductile nickel-based austenitic alloy coating and method of manufacturing | |
| Utada | Effect of a prior plastic deformation during heat treatments on the mechanical properties of Ni-based superalloys for turbine blade application | |
| CN111041428B (zh) | 基于eb-pvd制备纳米碳化物增强基体稳定性的方法 | |
| Basak et al. | Carbide formation in Nickel-base superalloy MAR-M247 processed through scanning laser epitaxy (SLE) | |
| JP3779228B2 (ja) | Ｎｉ基高温強度部材およびその製造方法 | |
| Ormastroni | Crack Initiation Mechanisms in Very High Cycle Fatigue at High Temperatures of Nibased Single Crystal Superalloys: Transition from Internal Sites to the Surface | |
| Jing et al. | Defeating creep embrittlement under high-stress levels through heterogeneous grain architecture in a L12-strengthened multicomponent alloy | |
| Zhou et al. | Effect of heat treatment on the microstructure and recrystallization of an SLM nickel-based superalloy | |
| US20160024679A1 (en) | Turbine engine component with a diffused chromium layer | |
| EP3911774B1 (fr) | Superalliage a base de nickel a tenue mecanique elevee a haute temperature | |
| Lee | Novel fabrication of Alloy 625 and MCrAlY bond coat by laser powder bed fusion and microstructure control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20210723 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |