Réponse rapide
Poudre d'alliage de cobalt Haynes 188 Il s'agit d'une matière première sphérique en superalliage Co-Ni-Cr-W (UNS R30188) conçue pour la fusion laser sur lit de poudre et le dépôt d'énergie dirigée de composants devant résister à des environnements oxydants pouvant atteindre 1 095 °C (2 000 °F). Sa caractéristique principale réside dans un faible ajout de lanthane (0,02 à 0,121 TP3T) qui améliore considérablement l’adhérence de la couche protectrice d’oxyde de chrome, conférant à l’alliage une résistance à l’oxydation supérieure à celle de la plupart des superalliages au nickel à des températures extrêmes. L’optimisation des paramètres LPBF commence par la qualité de la poudre : spécifiez une distribution granulométrique (PSD) de 15 à 53 microns (D50 d’environ 35 microns), une sphéricité supérieure à 93%, une teneur en oxygène inférieure à 0,04 % en poids et un temps de Hall inférieur à 18 s/50 g. Sur des machines de classe 400 W, le Haynes 188 atteint une densité > 99,51 % à une puissance laser de 250 à 350 W, une vitesse de balayage de 900 à 1 200 mm/s, un espacement des hachures de 0,10 à 0,12 mm et des couches de 30 à 40 microns, ce qui correspond à une densité d’énergie volumétrique d’environ 60 à 90 J/mm³, supérieure à celle des alliages d’aluminium en raison de la densité et du comportement thermique de cet alliage. Un préchauffage du plateau d’impression de 150 à 200 °C limite les contraintes résiduelles dans cet alliage à haute résistance, et les pièces nécessitent un recuit de mise en solution après impression à une température comprise entre 1 150 et 1 200 °C, suivi d’un refroidissement rapide afin de développer pleinement leur ductilité et leurs performances de fluage. Les acheteurs doivent vérifier les certificats de lot concernant la composition chimique (en particulier la teneur en lanthane), la teneur en oxygène, la distribution granulométrique (PSD) et la fluidité, et s’assurer que le fournisseur procède à l’atomisation sous argon afin de protéger l’ajout de lanthane, qui est réactif.
Qu'est-ce que la poudre d'alliage de cobalt Haynes 188 et quels sont les avantages de ce matériau ?
Poudre d'alliage de cobalt Haynes 188 Il s'agit de la version destinée à la fabrication additive et à la métallurgie des poudres de l'un des alliages haute température les plus résistants à l'oxydation jamais commercialisés. Développé par Haynes International et normalisé sous la référence UNS R30188 avec des spécifications pour les produits corroyés, notamment AMS 5608 (tôles) et AMS 5772 (barres et pièces forgées), cet alliage est un superalliage à base de cobalt renforcé par une solution solide de tungstène et affiné par l’ajout d’une trace de lanthane. Sous sa forme corroyée, il est utilisé depuis des décennies dans les chambres de combustion des turbines à gaz, les conduits de transition et les composants de postcombustion, qui constituent les zones les plus chaudes et les plus oxydantes d’un moteur à réaction.
Au sein de la famille des poudres d'alliages de cobalt Destiné à la fabrication additive, le Haynes 188 occupe le créneau des températures extrêmes. Les nuances CoCrMo telles que l’ASTM F75 dominent les applications liées à l’usure et au secteur biomédical, tandis que les alliages Stellite sont particulièrement adaptés à l’usure abrasive ; toutefois, aucun de ces matériaux ne résiste à une exposition à long terme à des températures supérieures à 1 000 °C dans des flux de gaz oxydants. Ce n’est pas le cas du Haynes 188, raison pour laquelle les programmes aérospatiaux et de turbines à gaz industrielles le prescrivent pour les chambres de combustion et les composants du circuit des gaz chauds imprimés en 3D.
Parmi les avantages matériels qui stimulent la demande pour la poudre Haynes 188, on peut citer :
- Résistance exceptionnelle à l'oxydation jusqu'à 1 095 °C: la couche de Cr₂O₃ modifiée au lanthane résiste à l'écaillage pendant des milliers de cycles thermiques, alors que d'autres alliages perdent leur couche d'oxyde protectrice.
- Bonne résistance à haute température: résistance au fluage et à la rupture utile jusqu'à environ 980 °C, comblant ainsi le fossé entre les aciers inoxydables et les superalliages au nickel à composition chimique complexe.
- Excellente résistance à la fatigue thermique: cet alliage résiste à des cycles de chauffage et de refroidissement rapides, ce qui constitue la fonction principale des revêtements de chambres de combustion et des conduits de transition.
- Excellente usinabilité et soudabilité: la ductilité propre aux alliages à base de cobalt rend ces derniers faciles à travailler lors du formage, de l'assemblage et, surtout, de la fabrication additive.
- Stabilité métallurgique: aucune précipitation de phases nocives lors d'une exposition à long terme dans la plage de 650 à 1 100 °C, ce qui permet de préserver la ductilité après mise en service.
Dans le procédé de fusion sur lit de poudre, ces caractéristiques s'allient à une grande liberté de conception : les composants de chambre de combustion en Haynes 188 imprimés intègrent des dispositifs de refroidissement, des mélangeurs et des géométries à parois minces que la tôlerie ne permet pas de réaliser, tout en conservant la résistance aux conditions environnementales éprouvée de cet alliage.
Données sur la composition chimique et corrélation avec les caractéristiques de performance
La composition chimique du Haynes 188 est un véritable exercice d'équilibre : le nickel stabilise la matrice ductile en cobalt, le chrome assure la résistance à l'oxydation, le tungstène confère la résistance propre à la solution solide, et une trace de lanthane modifie l'adhérence des dépôts de calamine. Chaque élément a sa raison d'être, et les nuances de poudre doivent respecter l'intégralité des spécifications des métaux forgés, avec un contrôle supplémentaire de la teneur en oxygène et en azote issus de l'atomisation.
Composition chimique du Haynes 188
| Élément | Min (%) | Max (%) | Rôle |
|---|---|---|---|
| Cobalt (Co) | Balance | Balance | Matrice de base ; résistance à chaud, résistance à la fatigue thermique et soudabilité |
| Nickel (Ni) | 20.0 | 24.0 | Stabilise la structure fcc ; améliore la ductilité et l'aptitude à l'usinage |
| Chrome (Cr) | 20.0 | 24.0 | Forme une couche protectrice de Cr₂O₃ ; résistance à l'oxydation et à la corrosion à chaud |
| Tungstène (W) | 13.0 | 16.0 | Renforçateur de solution solide ; augmente la résistance au fluage et à la rupture |
| Fer (Fe) | – | 3.0 | Résiduel ; toléré dans la limite du supportable sans causer de dommages matériels |
| Lanthane (La) | 0.02 | 0.12 | Améliore considérablement l'adhérence de la couche d'oxyde et la durée de vie en cycles d'oxydation |
| Silicium (Si) | 0.20 | 0.50 | Désoxydant ; contribue à la résistance à l'oxydation |
| Manganèse (Mn) | – | 1.25 | Désoxydant et résidus de fusion |
| Carbone (C) | 0.05 | 0.15 | Formateur de carbure ; renforcement des joints de grains à température élevée |
| Bore (B) | – | 0.015 | Renforçateur de résistance aux joints de grains présent en quantités infimes |
| Oxygène (O, en poudre) | – | 0.04 | Poudre interstitielle ; doit rester à un faible niveau pour préserver la ductilité et l'activité du La |
cobalt car l'élément de base détermine les caractéristiques de l'alliage à haute température. Le point de fusion plus élevé du cobalt et son énergie de défaut d'empilement plus faible que ceux du nickel confèrent à la matrice une excellente résistance à la fatigue thermique et à la déformation par fluage dans la plage de 900 à 1 100 °C, ce qui correspond précisément à l'environnement de la chambre de combustion.
Chromium à 20-24% forme la couche de Cr₂O₃ continue à la surface qui protège l'alliage dans un gaz oxydant. Sans lanthane, cette couche se fissure et s'effrite lors des cycles thermiques ; lanthane, dont la teneur varie entre 0,02 et 0,121 TP3T, se sépare à l’interface entre la calamine et le métal et améliore l’adhérence de manière si efficace que la durée de vie en oxydation cyclique à 1 095 °C augmente d’un ordre de grandeur par rapport aux alliages Co-Cr-W sans lanthane. C’est là la particularité déterminante de cet alliage, qui a une incidence sur le traitement de la poudre : le lanthane étant hautement réactif, la poudre doit être fondue et atomisée sous argon dans des conditions strictement contrôlées afin de maintenir le La en solution plutôt que de le voir se perdre dans les scories ou sous forme d’oxyde. Les acheteurs doivent considérer la teneur en La indiquée sur le certificat d’analyse comme un paramètre essentiel, et non comme une simple note de bas de page.
Tungstène 13-16% assure le renforcement par solution solide qui supporte la charge à température élevée, tandis que carbone Il forme des carbures de type M23C6 et M6C qui bloquent les joints de grains et renforcent la structure lors de l'utilisation.
Pour les matières premières destinées au LPBF, les corrélations pratiques sont directes : maintenir les teneurs en chrome et en lanthane dans la fourchette moyenne à supérieure des spécifications pour les pièces sensibles à l’oxydation, maintenir la teneur en oxygène en dessous de 0,04 % en poids pour préserver la ductilité à l’état imprimé, et vérifier la teneur en tungstène, car celle-ci détermine la résistance à haute température mais augmente également la densité et la viscosité de la masse fondue lors de l’atomisation.
Propriétés physiques et mécaniques : densité, résistance, dureté
Le profil des propriétés du Haynes 188 reflète sa mission : il ne s'agit pas du superalliage présentant la résistance mécanique la plus élevée, mais d'une combinaison exceptionnelle de résistance à l'oxydation, de tolérance à la fatigue thermique et d'aptitude à l'usinage dans la partie supérieure de la plage de températures de service. Sauf indication contraire, les valeurs ci-dessous concernent un matériau recuit de mise en solution à température ambiante.
Propriétés principales
| Propriété | Valeur | Unité |
|---|---|---|
| Densité | 8.98 | g/cm3 |
| Intervalle de fusion | 1300-1330 | °C |
| Conductivité thermique (RT / 540 °C) | 10.8 / 17.5 | W/m*K |
| Coefficient de dilatation thermique (20-1 000 °C) | 16.7 | um/m*K |
| Module d'élasticité | 232 | GPa |
| Résistance à la traction (à température ambiante, recuit) | 950-1000 | MPa |
| Limite d'élasticité (RT, recuit) | 460-500 | MPa |
| Allongement (RT) | 45-55 | % |
| Résistance à la traction (870 °C) | 440-480 | MPa |
| Résistance à la rupture après 1 000 heures (980 °C) | ~70 | MPa |
| Dureté (recuit) | 26-30 | HRC |
| Durée maximale de fonctionnement en continu (en milieu oxydant) | 1095 | °C |
Les ductilité à température ambiante de 45-55% C'est une caractéristique remarquable pour un alliage de cette résistance, et c'est ce qui explique la facilité d'usinage du matériau : la tôle forgée permet de réaliser des formes complexes pour les chambres de combustion, et dans le procédé LPBF, la structure austénitique monophasée et ductile s'imprime sans les problèmes de fissuration propres aux alliages de nickel durcis par gamma-prime. Le Haynes 188 n’est pas durcissable par vieillissement ; sa résistance provient de la solution solide et des carbures, ce qui signifie que les pièces imprimées ne nécessitent qu’un recuit de mise en solution, et non des traitements de précipitation complexes en plusieurs étapes.
Performances à haute température C'est là que cet alliage justifie son coût. Conservant environ la moitié de sa résistance à température ambiante à 870 °C et offrant une résistance à la rupture utile de 1 000 heures à 980 °C, le Haynes 188 surpasse les aciers inoxydables et la plupart des alliages fer-nickel, tout en restant bien plus facile à mettre en œuvre que les superalliages de nickel moulés. Sa résistance au fluage est inférieure à celle de l’Inconel 718 à des températures intermédiaires, mais le 718 ne résiste pas aux environnements oxydants au-delà de 900 °C, là où le 188 excelle.
Les conductivité thermique de 10,8 W/m·K à température ambiante, qui augmente avec la température, est faible en valeur absolue, ce qui est caractéristique des superalliages, et a une conséquence directe sur le procédé LPBF : la chaleur se concentre dans le bain de fusion ; les stratégies de balayage doivent donc gérer l'accumulation de chaleur dans les parois minces et les petites sections transversales, généralement par des temps de pause entre les couches ou en ajustant l'apport d'énergie sur les détails fins.
Pour les pièces imprimées, un recuit de mise en solution à 1 150-1 200 °C suivi d'un refroidissement rapide permet d'éliminer la ségrégation et les carbures résiduels, de rétablir la ductilité totale et de détendre la structure à l'état brut en un seul cycle. La dureté à l’état recuit, comprise entre 26 et 30 HRC, permet l’usinage conventionnel des faces d’étanchéité et des interfaces après le traitement thermique.
Spécifications de classement, fourchettes de dimensions et normes de contrôle qualité
La poudre Haynes 188 est fournie sous forme de granulats adaptés au procédé, accompagnée d'une documentation de qualité dont la traçabilité remonte à l'origine aérospatiale de l'alliage forgé.
Caractéristiques techniques disponibles
| Paramètres | Norme/Valeur |
|---|---|
| PSD pour LPBF / SLM | 15-53 µm (D10 ~22, D50 ~35, D90 ~54) |
| PSD pour DED / revêtement par laser | 45-106 µm ou 53-150 µm |
| PSD pour EBM | 45 à 106 µm |
| Sphéricité | >= 93% |
| Débit dans le hall | <= 18 s/50 g |
| Densité apparente | >= 4,6 g/cm³ |
| Densité du robinet | >= 5,2 g/cm³ |
| Teneur en oxygène | <= 0,04 wt% (prime <= 0,02 wt%) |
| Teneur en azote | <= 0,05 wt% |
| Ouvrage de référence en chimie | UNS R30188, AMS 5608 / AMS 5772 |
| Emballage | Fûts de 25 à 50 kg, scellés sous vide ou remplis d'argon |
Les Découpe LPBF de 15 à 53 microns Il s'agit de la norme applicable à la fusion sur lit de poudre des composants de chambres de combustion et de turbines, les particules fines inférieures à 15 microns étant limitées à une densité inférieure à 10% afin de préserver la fluidité. Les poudres de superalliages au cobalt, d’une densité de près de 9 g/cm³, présentent un excellent écoulement et une excellente répartition ; elles comptent parmi les poudres les plus performantes en LPBF, ce qui permet d’obtenir des épaisseurs de couche fines allant jusqu’à 20-30 microns pour les caractéristiques à haute résolution des parois des chambres de combustion.
DED et découpes de revêtement de 45-106 et 53-150 microns, pour la réparation et le dépôt « near-net-shape » de composants de turbine, où la soudabilité de l’alliage, caractéristique des alliages à base de cobalt, permet d’obtenir des couches de revêtement denses et exemptes de fissures, avec un effort minimal de contrôle de la dilution.
Normes de contrôle qualité Pour cette catégorie, respectez les normes en vigueur dans le secteur aérospatial. Chaque lot doit être livré avec :
- Analyse chimique complète par ICP-OES ou OES conformément à la norme UNS R30188, avec mention explicite du lanthane, élément que de nombreux certificats génériques relatifs au cobalt omettent.
- Oxygène et azote par fusion sous gaz inerte (norme ASTM E1019 ou équivalente).
- PSD par diffraction laser selon la norme ISO 13320, avec indication des valeurs D10, D50 et D90.
- Débit de Hall selon la norme ASTM B213 et densité apparente/densité tassée selon les normes ASTM B212/B527.
- Imagerie morphologique par microscopie électronique à balayage (MEB) permettant de vérifier la sphéricité et la présence de satellites.
- Traçabilité thermique de l'atomisation reliant le lot de poudre au numéro de chauffage de la masse fondue.
Dans le cadre des programmes de matériel aéronautique, les acheteurs exigent de plus en plus validation au niveau du coupon: des barres d'essai imprimées à partir de chaque lot de poudre, recuites en solution, puis soumises à des essais de résistance à la traction à température ambiante et à température élevée. Cette pratique établit un lien direct entre la qualité de la poudre et les performances des pièces, et les fournisseurs sérieux la mettent en œuvre en conservant des échantillons de référence et en appliquant des procédures d'atomisation stables et documentées. La réutilisation de la poudre dans le LPBF doit être suivie en fonction de la tendance de la teneur en oxygène plutôt que du nombre de cycles, la poudre usagée devant être tamisée à 63-80 microns et renouvelée avec du matériau vierge 30-50% à chaque cycle.
Procédé de fabrication : criblage par atomisation et traitement thermique
La production de la poudre Haynes 188 repose sur l'atomisation à l'argon, un procédé spécialement choisi pour protéger l'ajout de lanthane réactif qui caractérise cet alliage.
Fusion Le processus se déroule dans des fours à induction sous vide, à partir de charges de cobalt, de nickel, de chrome et de tungstène de haute pureté. Le lanthane est ajouté en fin de fusion sous couverture inerte, car il s'oxyde très rapidement ; la conduite du four doit limiter au maximum le contact avec les scories afin de maintenir la teneur en La spécifiée (0,02-0,12%) dans la composition de la coulée. Une analyse préalable à la coulée confirme le respect intégral des spécifications, en accordant une attention particulière au taux de récupération du La, avant la coulée.
Atomisation au gaz (GA) utilise de l'argon de haute pureté comme gaz d'atomisation pour cette nuance. L'atomisation à l'azote, qui convient à de nombreux aciers et alliages d'usure au cobalt, est ici évitée pour deux raisons : l'absorption d'azote forme des nitrures qui fragilisent l'alliage à haute température, et l'inertie de l'argon préserve au mieux l'ajout réactif de terres rares. La masse fondue surchauffée, coulée à une température comprise entre environ 1 550 et 1 600 °C, se désagrège dans des jets d’argon convergents, et les gouttelettes se solidifient en une poudre sphérique dont la teneur en oxygène est généralement maintenue entre 0,02 et 0,04 % en poids lors de campagnes bien menées.
Sélection et classification La distribution granulométrique telle qu'obtenue par atomisation est ajustée pour correspondre aux plages commerciales des procédés LPBF, DED et EBM grâce à un tamisage ultrasonique à plusieurs étages et à une classification par air sous couverture inerte. Les lots sont mélangés, échantillonnés et certifiés conformément aux normes de contrôle qualité décrites ci-dessus.
Traitement thermique Il appartient au fabricant de pièces, mais définit les spécifications de la poudre ; il a donc toute sa place dans toute discussion relative à l'approvisionnement. Le cycle standard pour les pièces imprimées ou fabriquées par métallurgie des poudres (PM) Haynes 188 est le suivant :
- Recuit de mise en solution à 1 150-1 200 °C (généralement 1 175 °C) pendant 1 heure par tranche de 25 mm de section, ce qui permet de dissoudre les carbures et d'homogénéiser la structure telle qu'elle s'est solidifiée.
- Refroidissement rapide, refroidissement à l'air ou plus rapide, afin de maintenir l'état de solution et d'éviter la reprécipitation des carbures dans la plage critique.
- Facultatif pressage isostatique à chaud (HIP) entre 1 120 et 1 180 °C et entre 100 et 150 MPa d'argon avant le traitement de mise en solution des pièces sensibles à la fatigue, afin d’éliminer la porosité résiduelle issue de l’impression ou du frittage.
Il n'existe aucun traitement de vieillissement pour cet alliage, ce qui simplifie la qualification : une seule étape de traitement thermique suffit pour obtenir les propriétés finales. Les fournisseurs de poudre disposant de capacités de transformation avancées, y compris en interne Technologie de fabrication de poudre PREP pour les fractions grossières de qualité supérieure, peut conseiller les clients sur les limites d'oxygène et les niveaux de propreté nécessaires pour garantir l'efficacité totale du recuit.
Applications par secteur : composants structurels, thermiques et résistants à l'usure
Les applications de la poudre Haynes 188 se concentrent là où des gaz chauds et oxydants entrent en contact avec des éléments soumis à des contraintes structurelles, à savoir la chambre de combustion et le circuit d'échappement. Les utilisations types sont résumées ci-dessous et dans la documentation du fournisseur. applications page.
Applications typiques par secteur d'activité
| L'industrie | Pièces représentatives | Pourquoi choisir la poudre Haynes 188 ? |
|---|---|---|
| Moteurs aérospatiaux | Revêtements de chambre de combustion, conduits de transition, dispositifs de maintien de la flamme, pièces de postcombustion | Résistance à l'oxydation jusqu'à 1 095 °C, fatigue thermique |
| Turbines à gaz industrielles | Matériel de combustion, buses, boucliers thermiques | Stabilité à haute température à long terme |
| Énergie et électricité | Composants de chambres de combustion pour la valorisation énergétique des déchets, buses de brûleur | Résistance à la corrosion à chaud et à l'oxydation |
| Fours industriels | Tubes radiants, luminaires, moufles | Résistance au fluage et à l'oxydation en service |
| Traitement chimique | Composants internes de réacteurs à haute température, supports de catalyseurs | Stabilité dans les atmosphères oxydantes |
| Défense | Parties chaudes des systèmes de propulsion des missiles et des drones | Utilisation dans des conditions extrêmes avec des géométries imprimées compactes |
Propulsion aérospatiale Il s’agit de l’application principale, tant historique qu’actuelle. Les revêtements de chambre de combustion et les conduits de transition sont soumis aux conditions les plus difficiles du moteur, notamment au contact direct avec la flamme et à des cycles de chauffage répétés ; grâce à sa couche d’oxyde stabilisée au lanthane et à sa résistance à la fatigue thermique, l’acier Haynes 188 s’est imposé comme la référence en matière de tôles forgées pour ces pièces. Le procédé LPBF permet désormais de produire des composants de chambre de combustion intégrant des motifs de refroidissement par effusion, des géométries de mélangeur et des caractéristiques de paroi impossibles à obtenir par formage et soudage de tôles, tandis que la réparation par dépôt électro-métallique (DED) prolonge la durée de vie des composants de grande valeur de la section chaude.
Turbines à gaz industrielles reprendre la logique aérodynamique à plus grande échelle : les chapeaux de combustion, les tuyères et les boucliers thermiques des turbines terrestres permettent d’espacer davantage les révisions, ce qui correspond précisément au domaine d’application où la stabilité métallurgique du 188, qui ne présente aucune phase de fragilisation même après des milliers d’heures à température élevée, s’avère particulièrement rentable.
Énergie et fours industriels Ces applications tirent parti de cette même résistance aux conditions environnementales, même à des contraintes plus faibles : les composants des chambres de combustion des installations de valorisation énergétique des déchets, les buses de brûleurs, les tubes radiants et les éléments de fixation des fours bénéficient tous d’un alliage qui ne se dégrade tout simplement pas en milieu chaud et oxydant.
Industrie chimique et défense Pour compléter le tableau de la demande : les composants internes des réacteurs et les supports de catalyseurs exposés à des gaz de procédé oxydants à haute température, ainsi que les sections chaudes des systèmes de propulsion compacts destinés aux missiles et aux drones, où l'alliage Haynes 188 imprimé offre des performances environnementales exceptionnelles dans des pièces de petite taille à la géométrie optimisée.
Dans tous ces secteurs, la logique de sélection est la même : lorsque le mode de rupture est lié à l'oxydation, à la fatigue thermique ou à la corrosion à chaud plutôt qu'à une contrainte de volume, le Haynes 188 est le matériau de référence, et les procédés de fabrication à partir de poudre permettent désormais d'obtenir ses propriétés dans des géométries que la fabrication traditionnelle n'aurait jamais pu réaliser.
Comparaison avec d'autres matériaux et tableau des données de performance
Le choix d'un alliage résistant aux hautes températures pour la fabrication additive (FA) consiste généralement à comparer le Haynes 188 à l'autre alliage standard à base de cobalt, le Haynes 25 (L605), ainsi qu'aux superalliages à base de nickel les plus couramment imprimables.
Haynes 188 par rapport aux autres alliages AM haute température
| Propriété | Haynes 188 | Haynes 25 (L605) | Inconel 718 | Inconel 625 |
|---|---|---|---|---|
| Système de base | Co-Ni-Cr-W-La | Co-Cr-W-Ni | Ni-Cr-Fe-Nb-Mo | Ni-Cr-Mo-Nb |
| Température maximale d'utilisation en mode oxydant | 1 095 °C | 980 °C | 700 °C | 900 °C |
| Résistance à la traction RT (MPa) | 950-1000 | 970-1010 | 1280-1380 (âge) | 900-930 |
| Résistance à 870 °C (MPa) | 440-480 | 420-460 | ~1 000 (limite : 700) | 500-540 |
| Résistance à l'oxydation cyclique | Exceptionnel (modifié par La) | Très bon | Modéré | Bon |
| Résistance à la fatigue thermique | Excellent | Excellent | Bon | Bon |
| Imprimabilité du LPBF | Très bien (ne durcit pas) | Bon | Bon (nécessite un vieillissement) | Excellent |
| Traitement thermique | Recuit en solution uniquement | Recuit en solution uniquement | Solution + double de l'âge | Recuit en solution uniquement |
| Coût relatif de la poudre | Haut | Haut | Moyen | Moyen-élevé |
Haynes 25 (L605) est son concurrent le plus proche, partageant la même base de cobalt et une grande partie de ses caractéristiques de résistance. Il ne contient toutefois pas de lanthane, ce qui fait que sa résistance à l'oxydation et sa durée de vie cyclique à 1 095 °C sont nettement inférieures à celles du 188 ; le Haynes 25 l'emporte grâce à une disponibilité légèrement supérieure et à une longue tradition certifiée AMS. Pour les composants soumis à des températures maximales de métal inférieures à 980 °C, les deux alliages sont pratiquement interchangeables, et c’est le coût qui fait la différence.
Inconel 718 domine le marché des superalliages imprimés grâce à sa résistance élevée jusqu’à 700 °C, à son excellente imprimabilité et à son immense base de données de certifications. Au-delà de 700 °C, son renforcement par la structure gamma double prime s’effondre, et sa résistance à l’oxydation ne peut rivaliser avec celle du 188 aux températures de la chambre de combustion. Les deux alliages sont à peine en concurrence : le 718 pour les structures porteuses jusqu’à 700 °C, le 188 pour le circuit des gaz chauds au-delà de 900 °C.
Inconel 625 Il offre une excellente usinabilité et une bonne résistance à la corrosion, ainsi qu’une bonne résistance mécanique jusqu’à environ 900 °C, mais sa température limite d’oxydation et sa résistance au fluage sont inférieures à celles de l’alliage 188 aux températures les plus élevées. Il convient aux applications à haute température, mais pas aux conditions extrêmes, et son coût est légèrement inférieur.
Règle de sélection : en dessous de 700 °C avec des contraintes élevées, choisir le 718 ; entre 700 et 980 °C avec des contraintes modérées, optez pour le 625 ou le Haynes 25 ; entre 980 et 1 095 °C dans des conditions oxydantes, en service cyclique, dans le régime des chambres de combustion, le Haynes 188 est pratiquement le seul alliage facilement imprimable.
Notre entreprise
Shanghai Truer Technology Co. est un fournisseur chinois spécialisé dans la fabrication additive, qui propose à la fois des équipements de production de poudre PREP et des poudres métalliques sphériques de haute qualité. Fondée en 2009, l'entreprise propose à la fois atomisation par gaz (AG) ainsi que ses capacités de fabrication PREP pour les alliages de nickel, les alliages de cobalt, les alliages de titane, les alliages d'aluminium, les aciers inoxydables, les alliages de cuivre, les alliages à haute entropie et les matériaux spéciaux.
En ce qui concerne les matières premières pour superalliages au cobalt, Truer fournit les nuances Haynes 188, Haynes 25, CoCrMo (ASTM F75) et d’autres nuances apparentées, atomisées sous argon de haute pureté afin de protéger les additifs réactifs tels que le lanthane et de maintenir la teneur en oxygène à des niveaux optimaux. Les poudres sont disponibles dans des granulométries adaptées aux procédés LPBF, DED et EBM, et chaque lot est livré avec un certificat d’analyse couvrant la composition chimique complète, y compris la teneur en lanthane et en oxygène-azote, la distribution granulométrique (PSD) par diffraction laser, le flux de Hall, la densité apparente et, sur demande, la morphologie au microscope électronique à balayage (MEB).
L'entreprise propose également le développement d'alliages sur mesure, la fabrication de prototypes en petites séries et la production à grande échelle pour ses clients des secteurs de l'aérospatiale, des turbines industrielles, de l'énergie et de la sidérurgie. Un centre d'innovation commun dédié à l'impression 3D métallique, géré en collaboration avec des instituts de recherche de premier plan, soutient le développement de paramètres et la validation des traitements thermiques pour les alliages de cobalt et de nickel destinés à des températures élevées.
Pour toute demande concernant les caractéristiques techniques de la poudre d'alliage de cobalt Haynes 188, les échantillons ou les nuances haut de gamme obtenues par atomisation à l'argon, contacter l'équipe en indiquant votre PSD cible, la limite d'oxygène et l'estimation du volume annuel.
FAQ
Q1 : Quelle est la distribution granulométrique type de la poudre Haynes 188 ? R : La granulométrie standard du LPBF est comprise entre 15 et 53 microns, avec un D50 d'environ 35 microns, tandis que les applications DED et EBM utilisent des fractions comprises entre 45 et 106 microns, voire plus grossières. Des distributions granulométriques étroites sur mesure peuvent être obtenues pour s'adapter à des plateformes de machines spécifiques.
Q2 : La poudre Haynes 188 peut-elle être utilisée aussi bien dans les systèmes SLM que DED ? R : Oui, à condition que la taille des particules (PSD) soit adaptée au procédé : 15 à 53 microns pour le SLM/LPBF et 45 à 106 ou 53 à 150 microns pour le DED et le revêtement laser. La soudabilité de cet alliage à base de cobalt en fait l'un des superalliages les plus faciles à mettre en œuvre dans ces deux procédés.
Q3 : Quelles sont les certifications dont bénéficie la poudre Haynes 188 ? R : La fourniture standard comprend un certificat d'analyse présentant les résultats chimiques complets conformément à la norme UNS R30188, indiquant explicitement la teneur en lanthane, ainsi que la composition oxygène-azote par fusion sous gaz inerte, la distribution granulométrique (PSD) par diffraction laser, le débit de Hall et la densité apparente. Des rapports de morphologie par microscopie électronique à balayage (MEB) et la traçabilité de la chaleur d'atomisation sont disponibles pour les programmes de matériel destiné à l'aéronautique.
Q4 : Quelle est la quantité minimale de commande (MOQ) pour la poudre Haynes 188 ? R : Des échantillons de 5 à 10 kg sont disponibles pour la mise au point des paramètres et les essais de qualification. Les commandes de production commencent généralement à 25-50 kg, ce qui reflète la valeur élevée des matières premières entrant dans la composition de l'alliage, et des tarifs dégressifs s'appliquent à partir de 100 kg.
Q5 : La composition de la poudre Haynes 188 peut-elle être personnalisée ? R : Oui. Les teneurs en chrome et en tungstène peuvent être ajustées pour respecter les spécifications, la teneur en lanthane peut être adaptée aux applications où l'oxydation est un facteur critique, et des coulées haut de gamme à faible teneur en fer sont disponibles. Les compositions sur mesure nécessitent un volume minimum pour la campagne d'atomisation.
Q6 : Quel est le délai de livraison habituel pour les commandes de poudre Haynes 188 ? R : Les découpes standard réalisées par atomisation à l'argon sont généralement disponibles sous 2 à 4 semaines, compte tenu des exigences spécifiques liées à la fusion de cet alliage. Les compositions chimiques sur mesure et les commandes en grande série nécessitent généralement un délai de 4 à 8 semaines, en fonction du calendrier de fusion et de l'étendue de la certification.
