Les scientifiques de NUST MISIS ont développé une méthode de production de pièces composites pour l’industrie aérospatiale, qui a augmenté la résistance des produits finis de 15 % grâce à une combinaison de technologies laser et de pressage isostatique. Les résultats de l’étude ont été publiés dans Le Journal international des technologies de fabrication avancées.
Le matériau composite titane-silicium possède des propriétés mécaniques uniques nécessaires à la création de moyens de transport aérien et terrestre, à savoir une résistance à la traction et une rigidité élevées. Les pièces faites de tels composites sont demandées par l’industrie aérospatiale.
Les propriétés de ce composite de fibres dépendent fortement d’une technologie de fabrication assez complexe, ce qui implique un certain nombre de limitations importantes. En raison de l’activité chimique élevée du titane, les procédés de fabrication à l’état liquide ne sont pas applicables à la fabrication de composites titane-silicone.
L’équipe de recherche du NUST MISIS Hybrid Additive Technologies Laboratory a proposé une solution au problème : une approche hybride combinant la technologie laser et le pressage à chaud.
« L’approche hybride combinant la fusion laser sur lit de poudre et le pressage isostatique à chaud encapsulé a été appliquée pour l’élaboration d’une pièce composite constituée d’une matrice en alliage de titane renforcée par des fibres de carbure de silicium », a déclaré Andrey Travyanov, co-auteur du développement, un expert de premier plan de le laboratoire de technologies additives hybrides NUST MISIS.
« La méthode suppose que les fibres peuvent être placées dans la matrice après la fabrication d’un seul élément. Après cela, la pièce à la forme finale pourrait être assemblée à l’aide des éléments uniques. La consolidation de la pièce finale peut être réalisée par isostatique à chaud. pressage. La pression et la température élevées induiront le rétrécissement des espaces entre la matrice et la fibre et favoriseront la jonction par diffusion des éléments de la matrice. L’insertion supplémentaire de fibres et l’assemblage de plusieurs éléments simples permettent la production de la préforme avec une répartition uniforme des fibres dans le volume. »
Selon les développeurs, la faisabilité de l’approche proposée a été confirmée expérimentalement. En conséquence, les pièces en alliage de titane renforcé de fibres avec une fraction volumique de fibres égale à 17% ont été fabriquées avec succès. La tomographie aux rayons X a révélé l’absence de défauts dans la pièce obtenue et un bon contact entre la matrice et les fibres.
Des tests de flexion en trois points ont montré que la pièce composite créée selon la nouvelle technologie a des indicateurs de résistance et de rigidité significativement plus élevés – jusqu’à 15% – que la pièce en alliage de titane massif.
Actuellement, le groupe scientifique travaille à optimiser la technologie et à élargir la gamme de pièces fabriquées.
Andrey Travyanov et al, Fabrication d’une pièce en alliage Ti6Al4V renforcée par des fibres de carbure de silicium par fusion laser sur lit de poudre avec ensuite pressage isostatique à chaud, Le Journal international des technologies de fabrication avancées (2021). DOI : 10.1007/s00170-021-08307-5