Création d’une Chaire industrielle sur l’optimisation des propriétés mécaniques d’alliages aéronautiques

MINES ParisTech, Safran, l’Institut P’ (ISAE-ENSMA Poitiers) et l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) annoncent la création de la Chaire OPALE, « Optimisation des propriétés mécaniques d’alliages aéronautiques par le contrôle de la microstructure issue de la mise en forme ».

« La hausse du rendement est possible grâce à l’élévation de la température de fonctionnement des turboréacteurs », explique Nathalie Bozzolo, professeur MINES ParisTech et titulaire de la Chaire. « En effet, plus le moteur est chaud, meilleure est la combustion du kérosène et donc la conversion en énergie. Mais ceci implique que les matériaux utilisés (les superalliages base nickel) bénéficient d’une tenue mécanique à chaud encore améliorée pour résister aux contraintes et garantir la fiabilité du moteur. Actuellement, la température maximale d’utilisation des superalliages base nickel des disques de turbines ou de compresseurs est d’environ 650 °C. Le but de nos recherches est d’aider à la mise en œuvre de nouvelles nuances d’alliage ou d’optimiser la microstructure des nuances actuelles pour pouvoir élever cette température. Gagner une centaine de degrés représenterait un progrès considérable ».

La Chaire OPALE a ainsi pour but de constituer un groupe de recherche, afin d’accompagner Safran dans la fabrication de pièces métalliques tournantes, avec pour objectif final la fabrication de moteurs de nouvelle génération (tels que ceux de la gamme LEAP) de conception inédite, et appelée à succéder à la gamme CFM56, réputée internationalement pour ses performances et sa fiabilité.

La Chaire s’articule autour de deux axes, qui seront abordés à la fois sous l’angle de la connaissance fondamentale des mécanismes métallurgiques mis en jeu, et celui de la mise en œuvre industrielle de ces connaissances :
1. L’évolution de la microstructure au cours des opérations de mise en forme (forgeage, traitements thermiques),
2. L’impact de la microstructure sur la tenue en service.

« Notre rôle est de comprendre finement et expliquer les processus à l’œuvre, accompagner l’industriel dans son savoir-faire pour optimiser ses systèmes » ajoute Nathalie Bozzolo. « La création de cette Chaire est aussi l’occasion de rappeler que la métallurgie est une science de très haut niveau, essentielle à de nombreux secteurs de haute technologie. C’est un message important à faire passer notamment auprès de la jeune génération, car il reste de nombreux postes non pourvus dans le domaine. Loin du cliché de science vieillissante, la métallurgie est un domaine passionnant d’innovation, en constante évolution.»

Ce projet réunit les compétences :
– du Centre de mise en forme des matériaux (Cemef MINES ParisTech, Sophia Antipolis) concernant l’impact du procédé de mise en forme sur la microstructure,
– de l’Institut Pprime (UPR CNRS, ISAE/ENSMA, Poitiers) pour l’impact de la microstructure sur les propriétés mécaniques en service.

Patrick Villechaise, directeur de recherches CNRS à l’lnstitut Pprime, spécialiste de métallurgie mécanique et des relations microstructure – propriétés, est titulaire adjoint de la Chaire OPALE. La Chaire est dotée d’un budget de 2,3 millions €, et son programme de recherche est réparti sur cinq ans. Elle financera 9 thèses, 5 post-doctorants et mobilisera 5 enseignants chercheurs.

La création de cette Chaire fait suite aux travaux menés par l’équipe de Nathalie Bozzolo relatifs à la mise en forme de la microstructure de superalliage base nickel, tel que l’Inconel 718.