FR2548937A1 - PROCESS AND APPARATUS FOR MANUFACTURING POWDER ALLOY - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET APPAREIL DE FABRICATION D'UN ALLIAGE EN POUDRE PERMETTANT D'EN ELIMINER LES IMPURETES. CE PROCEDE CONSISTE A : -PLACER DANS UN CREUSET DE FUSION UN MATERIAU METALLIQUE DEFINISSANT UNE COMPOSITION D'ALLIAGE; -FAIRE FONDRE LE MATERIAU DANS LE CREUSET EN UTILISANT UNE SOURCE DE CHALEUR PAR PLASMA POUR OBTENIR UN ALLIAGE FONDU TOUT EN REALISANT UN CULOT DE CREUSET EN MATERIAU RESOLIDIFIE ENTRE L'ALLIAGE FONDU ET LE CREUSET; ET -INTRODUIRE L'ALLIAGE FONDU PROVENANT DU CREUSET DANS UN DISPOSITIF DE PRODUCTION DE METAL EN POUDRE. APPLICATION AUX MOTEURS A TURBINE A GAZ.METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING A POWDERED ALLOY ALLOWING THE ELIMINATION OF IMPURITIES. THIS PROCESS CONSISTS OF: -PLACING IN A FUSION CRUCIBLE A METAL MATERIAL DEFINING AN ALLOY COMPOSITION; -MELT THE MATERIAL IN THE CRUCIBLE USING A PLASMA SOURCE OF HEAT TO OBTAIN A MELTED ALLOY WHILE MAKING A CRUCIBLE CAP OF RESOLIDIFIED MATERIAL BETWEEN THE MOLTEN ALLOY AND THE CRUCIBLE; AND -INTRODUCE THE MELTED ALLOY FROM THE CRUCIBLE INTO A POWDER METAL PRODUCTION DEVICE. APPLICATION TO GAS TURBINE ENGINES.

Description

L'invention concerne la fabrication de poudre d'alliage et, plusThe invention relates to the manufacture of alloy powder and, more

particulièrement la fabrication d'une poidre de superalliage caractérisée par son faible contenu  particularly the manufacture of a superalloy poidre characterized by its low content

en impuretes.in impurities.

Une grande variété de procédés et d'appareils de fabrication de poudre d'alliage sont bien connus des techniques métallurgiques Comme ces fabrications concernent des alliages et superalliages à température élevée, par exemple des alliages du type de ceux à base de Fe, Co, Ni, Ti ou 10 leurs combinaisons, les méthodes de production courantes consistent tout d'abord à fondre les éléments de l'alliage dans la chambre d'un four sous vide élevé par utilisation d'un faisceau d'électrons sous vide, d'un arc sous vide, d'induction sous vide ou de la fusion par plasma sous vide 15 pour obtenir un lingot Après obtention du lingot d'alliage,  A wide variety of methods and apparatus for producing alloy powder are well known metallurgical techniques As these fabrications relate to alloys and superalloys at high temperature, for example alloys of the type based on Fe, Co, Ni , Ti or combinations thereof, the current production methods consist firstly in melting the elements of the alloy in the chamber of a high vacuum furnace by using a vacuum electron beam, a vacuum arc, vacuum induction or vacuum plasma melting to obtain an ingot After obtaining the alloy ingot,

on transforme le lingot en poudre par dles procédés tels que l'atomisation par gaz, l'atomisation par centrifugation et l'atomisation sous vide en utilisant un creuset principal de fusion en céramique ainsi qu'une tuyère et un entonnoir de 20 coulée en céramique pour obtenir un jet de métal liquide nécessaire à la réalisation de la poudre.  the ingot to powder is processed by processes such as gas atomization, centrifugal atomization and vacuum atomization using a ceramic main melting crucible and a ceramic casting nozzle and funnel. to obtain a jet of liquid metal necessary for producing the powder.

Certains composants des moteurs à turbine à gaz  Some components of gas turbine engines

fonctionnant à température élevée et subissant de fortes contraintes, comme par exemple les disques de turbine utili25 sent des métaux en poudre pour leur fabrication En réali-  operating at high temperature and under heavy stress, for example turbine discs use powdered metals for their manufacture.

sant une préforme en poudre métallique proche de la forme finale du composant, on peut diminuer les coûts de fabrication Cependant, on a remarqué qu'une pureté insuffisante de la poudre, provenant en particulier des particules de céra5 mique introduites par les procédés de fabrication de poudre couramment utilisés, peut avoir pour résultat une diminution significative de propriétés mécaniques telles que la fatigue oligocyclique du composant terminé Cette diminution est due à la présence dans les disques en métal en poudre compactée 10 de défauts qui agissent comme sites d'initiation de rupture par fatigue oligocyclique On produit couramment la presque totalité des poudres de superalliage pour ces applications en réalisant tout d'abord un lingot, puis en fondant le lingot et ensuite en fabricant la poudre par des procédés 15 d'atomisation par gaz Ces procédés d'atomisation utilisent  However, it has been observed that insufficient purity of the powder, especially from the particles of ceramics introduced by the processes for the manufacture of the powder, can be reduced. Commonly used powder may result in a significant decrease in mechanical properties such as the oligocyclic fatigue of the finished component. This decrease is due to the presence in the compacted powder metal discs of defects which act as rupture initiation sites by Oligocyclic Fatigue Almost all superalloy powders are currently produced for these applications by first making an ingot, then melting the ingot and then manufacturing the powder by gas atomization methods.

des dispositifs de fusion et de coulée en céramique et on a remarqué que ces dispositifs introduisent une quantité significative d'inclusions de céramique indésirables On notera que la présente invention peut être particulièrement uti20 le lorsque les matériaux de départ sont relativement dépourvus de ces inclusions de céramique.  Ceramic melting and casting devices and it has been noted that these devices introduce a significant amount of undesirable ceramic inclusions. It will be appreciated that the present invention may be particularly useful when the starting materials are relatively free of these ceramic inclusions. .

La présente invention a pour buts de: réaliser un procédé amélioré de fabrication de poudre d'alliage dans lequel la fusion est effectuée sans 25 contact avec les éléments en céramique et la poudre fabriquée directement à partir-de l'alliage fondu; réaliser un appareil perfectionné pour produire  The object of the present invention is to provide an improved process for producing alloy powder in which the melting is carried out without contact with the ceramic elements and the powder manufactured directly from the molten alloy; make an improved device to produce

une poudre d'alliage, grâce à un dispositif de fusion des matériaux métalliques de l'alliage sans contact avec des 30 éléments en céramique.  an alloy powder, thanks to a melting device of the metal materials of the alloy without contact with the ceramic elements.

En bref, selon un mode de réalisation, le procédé de la présente invention réalise un creuset de fusion ayant des parois refroidies par fluide et dans lequel on place le matériau métallique qui définit une composition d'alliage. 35 On fond ensuite le matériau dans le creuset Selon un mode  Briefly, in one embodiment, the process of the present invention provides a melt crucible having fluid-cooled walls and wherein the metal material which defines an alloying composition is placed. The material is then melted in the crucible.

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de réalisation spécifique, on dirige une source de chaleur par plasma vers le matériau métallique et on peut la balayer sur le matériau et le creuset de manière à fournir une chaleur pratiquement uniforme au matériau pour commencer et 5 poursuivre la fusion Tandis que la fusion s'effectue, on envoie un fluide de refroidissement sur les parois du creuset, suffisant pour resolidifier le matériau métallique fondu adjacent aux parois refroidies du creuset Ceci forme un culot de matériau métallique à l'intérieur du creuset a 10 l'endroit des parois refroidies tout en maintenant de l'alliage fondu supplémentaire en tant que réservoir de métal fondu à l'intérieur du culot Ensuite on envoie le métal fondu supplémentaire du creuset vers un dispositif de production de métal en poudre.  Specifically, a plasma heat source is directed to the metal material and can be swept over the material and crucible to provide substantially uniform heat to the material to begin and continue the melting while the fusion is complete. A cooling fluid is supplied to the walls of the crucible, sufficient to resolidify the molten metal material adjacent to the cooled walls of the crucible. This forms a base of metallic material inside the crucible at the location of the cooled walls while now additional molten alloy as molten metal tank inside the pellet Then the additional molten metal of the crucible is sent to a powdered metal production device.

1 S L'appareil de la présente invention, selon un mode  The apparatus of the present invention, in one embodiment

le réalisation, comporte en combinaison un dispositif pour fondre le matériau métallique qui comprend un creuset refroidi par fluide pour recevoir le matériau métallique, une source de chaleur par plasma pour fondre ledit matériau dans 20 le creuset et réaliser un réservoir de métal fondu, un dispositif de production de métal en poudre et des moyens pour introduire le métal fondu à partir du réservoir dans le dispositif de production Selon un mode de réalisation, le dispositif de fusion du matériau métallique est une source de 25 chaleur par plasma mobile, dirigée vers le creuset et adaptée pour, en fonctionnement, balayer une surface du matériau métallique dans le creuset pour fournir une chaleur pratiquement uniforme au dit matériau.  the embodiment comprises in combination a device for melting the metallic material which comprises a fluid-cooled crucible for receiving the metallic material, a plasma heat source for melting said material in the crucible and producing a molten metal reservoir, a device method for producing molten metal from the reservoir in the production device According to one embodiment, the melting device of the metallic material is a mobile plasma heat source directed towards the crucible. and adapted, in use, to scan a surface of the metallic material in the crucible to provide a substantially uniform heat to said material.

La description qui va suivre se réfère à la figure 30 annexées qui représente une yue schématique, partiellement  The following description refers to the appended FIG. 30 which represents a schematic diagram, partially

en coupe, d'un mode de réalisation de la présente invention comportant une chambre de fusion améliorée et un dispositif  in section, of an embodiment of the present invention having an improved melting chamber and a device

de production de poudre métallique.  production of metal powder.

Le développement des moteurs à turbines à gaz mo35 dernes pour avion a nécessité des matériaux fonctionnant à  The development of mo35 last gas turbine engines for aircraft required materials operating at

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température plus élevée capable de supporter des contraintes élevées La complexité de conception des composants et les progrès réalisés dans -les procédés de métallurgie des poudres et dans la définition des alliages ont rendu l'utilisa5 tion des métaux en poudre intéressante du point de vue d'une fabrication économique De plus, l'utilisation d'un alliage en poudre permet d'obtenir les propriétés souhaitées telles que la résistance à la fatigue oligocyclique ainsi que la  Higher Temperature Capable of Withstanding High Constraints The complexity of component design and advances in powder metallurgy processes and in the definition of alloys have made the use of powdered metals interesting from the point of view of In addition, the use of a powdered alloy makes it possible to obtain the desired properties such as the oligocyclic fatigue strength as well as the

capacité de fonctionnement à température élevée.  high temperature operation capability.

Les disques tournants utilisés pour les turbines.  Rotating discs used for turbines.

des moteurs à turbine à gaz modernes sont un exemple classique de composants nécessitant des matériaux a température élevée, très résistants On utilise parfois dans la partie compresseur d'autres composants de moteur tels ceux en al15 liages à base de Ti Cependant, de manière à obtenir la résistance à la fabrique oligocyclique souhaitée, on sait qu'il faut éliminer certains types d'impuretés de l'alliage en  Modern gas turbine engines are a classic example of components requiring high temperature, high strength materials. Other compressor components, such as those made from Ti alloys, are sometimes used in the compressor section. resistance to the desired oligocyclic plant, it is known that certain types of impurities in the alloy must be removed.

poudre utilisé dans ce processus.powder used in this process.

On a remarqué que l'impureté la plus importante, 20 ayant pour résultat des défauts dans ces disques, est celle de nature céramique et on peut la retrouver à partir du matériau de départ initial ou du processus ultérieur nécessaire pour produire la poudre à partir de l'alliage La présence de ces défauts peut diminuer la résistance à la fatigue 25 oligocyclique de ces disques en dessous de ce qui est requis  It has been noted that the most important impurity, resulting in defects in these discs, is that of ceramic nature and can be found from the original starting material or the subsequent process necessary to produce the powder from The presence of these defects may decrease the low-cycle fatigue strength of these discs below that required.

par des conditions de températures et de contraintes élevées.  by high temperature and stress conditions.

Pour produire du métal en poudre à partir des superalliages, par exemple ceux à base de Fe, Co, Ni ou leurs combinaisons, on a utilisé des procédés d'atomisation par 30 gaz avec des dispositifs de fusion et de coulée en céramique Ces structures en céramique introduisent une partie significative des impuretés en céramique qui constituent des défauts servant comme sites d'initiation de rupture par fatigue oligocyclique dans le composant fini fabriqué par des 35 techniques de métallurgie des poudres.  In order to produce powdered metal from superalloys, for example those based on Fe, Co, Ni or their combinations, gas atomization methods have been used with ceramic melting and casting devices. Ceramics introduce a significant portion of the ceramic impurities which constitute defects serving as oligocyclic fatigue failure initiation sites in the finished component made by powder metallurgy techniques.

S La présente invention évite tout contact entre les éléments en céramique et l'alliage à partir duquel on fabrique la poudre par fusion du matériau métallique, hors du contact avec les éléments en céramique, et par introduction 5 de cet alliage fondu dans un dispositif de productiorn de poudre Selon un mode de réalisation, on effectue ceci en combinant l'utilisation d'un creuset de fusion refroidi par fluide et d'une source de chaleur par plasr:a qui peut être mobile dans la chambre ou le disosltif de fusion dans le10 quel on a fait fondre les matériaux de l'alliage avant leur introduction dans un dispositif de production de métal en poudre Le creuset refroidi par fluide provoque la reolidification du mratéria-tu fond'u dans le creuset autour des parois de ce dernier Ceci forme un cuiot dle creuset en matèriau 15 métallique oui forme comme une barrière entre le matériau du  The present invention avoids any contact between the ceramic elements and the alloy from which the powder is made by melting the metal material, out of contact with the ceramic elements, and by introducing this molten alloy into a device. Powder production According to one embodiment, this is achieved by combining the use of a fluid-cooled melting crucible and a plasma heat source which can be movable in the melting chamber or disoslent The melts of the alloy were melted before being introduced into a powdered metal production device. The fluid-cooled crucible caused the solidification of the miteria melted in the crucible around the walls of the crucible. a crucible cup made of metallic material which forms a barrier between the material of the

creuset et l'alliage fondu restant dans le culot.  crucible and molten alloy remaining in the pellet.

L'utilisation d'une source de chaleur par plasma mobile, telle qu'une ou plusieurs torches a plasma mobiles définissant ensemble la source de chaleur, fournit un chauf20 fate et une fusion rapide et uniforme des matériaux ormant la composition de l'alliage à réduire en poudre De plus, on peut contribuer à la surchauffe du matériau fondu jusque une température suffisante et pratique pour l'introduction dans un dispositif de production de métal en poudre, par 25 l'utilisation de la source de chaleur par plasma principale  The use of a mobile plasma heat source, such as one or more movable plasma torches together defining the heat source, provides a heater and a fast and uniform melting of the materials forming the alloy composition. In addition, it is possible to contribute to the overheating of the molten material to a temperature sufficient and practical for introduction into a powdered metal production device by the use of the main plasma heat source.

qui est adaptée pour balayer une surface du matériau métallique dans le creuset.  which is adapted to scan a surface of the metallic material in the crucible.

On a représenté un mode de réalisation du dispositif de la présente invention sur la figure Le moyen perfec30 tionnée pour faire fondre le matériau métallique dans la chambre de fusion 10 comporte un creuset 12 refroidi par fluide ayant des parois 13 comportant des passages de fluide de refroidissement 14 reliés à une source de fluide de refroidissement tel que de l'eau (non représentée) Comme uti35 lisé ici, le terme "paroi (s)" peut désigner la base ainsi  There is shown an embodiment of the device of the present invention in the figure. The improved means for melting the metallic material in the melting chamber 10 comprises a fluid-cooled crucible 12 having walls 13 having coolant passages therethrough. 14 connected to a source of coolant such as water (not shown) As used herein, the term "wall (s)" can refer to the base as well as

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que les parois latérales de l'élémenit décrit On peut adapter la chambre de fusion 10 pour qu'elle contienne une atmosphère ou qu'elle ait des conditions de pression souhaitées, par exemple en introduisant par une entrée 16 un gaz 5 inerte tel que de l'argon que l'on évacuera par la sortie de gaz 18 D'autres moyens appropriés pour régler l'atmosphère à l'intérieur de la chambre 10 seront évidentes pour l'homme de l'art, selon plusieurs procédés couramment utilisés On place directement au- dessus du creuset 12 une source de cha10 leur par plasma représenté sur la figure sous la forme de plusieurs torches à plasma dirigées vers le creuset, qui peuvent être mobiles On introduit le matériau métallique 22 dans le creuset 12 et on règle la source de chaleur par plasma 20 pour qu'elle commence et poursuive la fusion de 15 ces matériaux Lorsqu'elle est mobile, la source de chaleur est agencée de manière à balayer une surface du matériau métallique et à fournir une chaleur pratiquement uniforme à ce matériau Lors du fonctionnement du dispositif de fusion 20 perfectionné décrit ci-dessus, on place le matériau métallique 22, qui définit une composition d'alliage, dans le creuset 12 On peut effectuer cette introduction suivant un processus discontinu ou suivant un processus continu ou semicontinu en utilisant un système supplémentaire d'alimenta25 tion en métal d'un type bien connu de la technique Par exemple, on peut utiliser un système d'alimentation et de décharge du type de celui décrit dans le brevet des E U A.  It is possible to adapt the melting chamber 10 to contain an atmosphere or to have desired pressure conditions, for example by introducing an inert gas such as Argon that will be discharged through the gas outlet 18 Other suitable means for adjusting the atmosphere within the chamber 10 will be apparent to those skilled in the art, according to several commonly used methods. directly above the crucible 12 is a plasma source of plasma shown in the figure in the form of several plasma torches directed towards the crucible, which can be movable. The metallic material 22 is introduced into the crucible 12 and the source is regulated. Plasma heat 20 to start and continue the melting of these materials. When mobile, the heat source is arranged to scan a surface of the metallic material and to provide a heat source. In the operation of the improved melter 20 described above, the metallic material 22, which defines an alloy composition, is placed in the crucible 12. This introduction can be carried out according to a batch process. According to a continuous or semicontinuous process using an additional metal feeding system of a type well known in the art. For example, a feed and discharge system of the type described in US Pat. AT.

n 3 744 943.No. 3,744,943.

On place en position de fonctionnement la source 30 de chaleur par plasma 20 constituée par une batterie de torches à plasma mobiles avec un fluide de refroidissement tel que l'eau circulant à l'intérieur des passages de refroidissement 14 Dans ce mode de réalisation, on déplace les torches de manière à balayer une surface du matériau 22 dans le 35 creuset 12 pour le faire fondre Lorsque le matériau fondu -7  The plasma heat source 20 consisting of a battery of moving plasma torches with a cooling fluid such as the water circulating inside the cooling passages 14 is placed in the operating position. In this embodiment, move the torches so as to scan a surface of the material 22 in the crucible 12 to melt it When the melt -7

entre en contact avec la paroi intérieure refroidie du creuset 12, ce matériau se resolidifie en un culot de creuset 24 qui agit comme une barrière ou tampon entre les parois du creuset et tout autre matériau et alliage fondu dans le 5 creuset De cette manière, on empêche l'introduction de matériau du creuset dans l'alliage fondu à linteriear du creuset et on réalise un réser-oir d'alliage fondu pratiquement dépourvu de matériaux étrangers.  in contact with the cooled inner wall of crucible 12, this material resolidifies into a crucible cap 24 which acts as a barrier or buffer between the walls of the crucible and any other molten material and alloy in the crucible. prevents the introduction of crucible material into the molten alloy within the crucible and a molten alloy reservoir is made substantially free of foreign materials.

Après avoir atteint un niveau prévu de fusion et 10 de surchauffe, on fait basculer le creuset autour du pivot 26 en utilisant un mécanisme de bascule représenté par la flúèche 28 L'alliage fondu dans le creuset, reste du matériau qui a été resolidifié pour former le culot 24, est évacué ou versé du creuset de manière convenable à partir d'un 15 bec 30 pour obtenir un jet de métal fondu 32 Sur la figure, selon un mode de réalisation de l'invention, on verse le jet de métal fondu 32 dans un dispositif de réglage de jet ayant la forme d'un bac refroidi par fluide 34 pour une manipulation supplémentaire Cependant, on notera que le jet de mé20 tal fondu peut être envoyé dans un dispositif quelconque de réglage de jet évident pou Lr l'homme de l'art, ou directement  After reaching a predicted level of melting and overheating, the crucible 26 is tilted around the pivot 26 using a rocker mechanism represented by the arrow 28. The molten alloy in the crucible remains material which has been resolidified to form the pellet 24 is discharged or poured from the crucible in a suitable manner from a spout 30 to obtain a jet of molten metal 32 In the figure, according to one embodiment of the invention, the jet of molten metal is poured In a jet control device having the form of a fluid-cooled container 34 for further manipulation. However, it will be appreciated that the molten metal jet may be fed into any obvious jet control device for the purpose of the invention. skilled in the art, or directly

envoyé dans un dispositiú de production de métal.  sent in a dispositiú of metal production.

Selon le mode de réalisation représenté, on envoie le jet de métal fondu 32 dans un dispositif de réglage de 25 jet constitué par le bac refroidi ar fluide 34 qui comporte  According to the embodiment shown, the molten metal jet 32 is sent into a jet control device constituted by the fluid-cooled tray 34 which comprises

des passages de fluide de refroidissement 36, alimentés par une source (non représentée) en un fluide de refroidissement tel que l'eau, d'une manière bien connue de la technique, De même que le creuset 12, le bac 34 peut comporter un bec 38 30 pour faciliter l'écoulement du métal fondu à partir du bac.  coolant passages 36, supplied by a source (not shown) to a cooling fluid such as water, in a manner well known in the art. As well as the crucible 12, the tank 34 may comprise a spout 38 to facilitate the flow of molten metal from the tray.

En fonctionnement, le bac 34 reçoit l'alliage Iondu sous forme de jet 32 en provenance du creuset 12 tandis que le fluide de refroidissement circule dans les passages de refroidissement 36 Lorsque le métal fondu entre en con35 tact avec les parois refroidies du bac, une partie du métal  In operation, the tank 34 receives the jet Iondu alloy 32 from the crucible 12 while the cooling fluid circulates in the cooling passages 36. When the molten metal comes into contact with the cooled walls of the tank, a part of the metal

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fondu se solidifie en formant un culot de bac 40 semblable au culot de creuset 34 Le culot de bac 40 fonctionne, de la même manière, comme une barrière ou un tampon entre les parois du bac et l'alliage fondu se trouvant dans le bac après S solidification du culot Pour maintenir cet alliage supplémentaire dans le bac à l'état fondu, une deuxième source de chaleur par plasma telle celle représentée sur la figure par une torche à plasma 42, peut être nécessaire ou souhaitée.  melting solidifies to form a pellet base 40 similar to the crucible cap 34 The pellet cap 40 functions in the same way as a barrier or buffer between the walls of the tray and the molten alloy in the tray after S Consolidation of the Base To maintain this additional alloy in the melt tank, a second plasma heat source such as that shown in the figure by a plasma torch 42, may be required or desired.

Pendant le fonctionnement, on dirige la deuxième source de 10 chaleur 42 vers l'alliage fondu supplémentaire dans le bac, reste de ce qui s'est resolidifié sous la forme d'un culot de bac 40 Un jet 44 d'alliage fondu s'écoule du bac 34 dans un dispositif de production de métal en poudre, représenté  During operation, the second heat source 42 is directed to the additional molten alloy in the tray, the remainder of which is resolidified as a tray base 40 A molten alloy jet 44 flows from the tray 34 into a powder metal production device, shown

de manière générale en 46 sur la figure.  generally at 46 in the figure.

Ce dispositif de production de poudre de métal  This device for producing metal powder

peut être de différents types bien connus de la technique, comme par exemple un dispositif par atomisation ou tout autre type de désintégration qui produit des poudres de métal.  may be of various types well known in the art, such as for example a spray device or any other type of disintegration which produces metal powders.

La figure représente, schématiquement, un dispositif du type 20 à atomisation par gaz qui comporte une tour de refroidissement 48 ayant une entrée de métal fondu 50 autour de laquelle est disposé un dispositif de pulvérisation 52 de gaz atomisant pour injecter du gaz atomisant tel que l'argon, l'azote, l'hélium, etc, dans le jet de métal fondu 44 péné25 trant dans la tour de refroidissement 48 par l'entrée 50 On envoie le gaz atomisant par la conduite 54 à partir d'une alimentation en gaz comprimé (non représentée) Le gaz atomisant ainsi introduit dans le jet d'alliage fondu provoque la dispersion du jet en petites particules qui se solidi30 fient et tombent dans le bas de la tour de refroidissement 48 pour être ramassées dans le collecteur de métal en poudre 56 Comme représenté sur la figure, il est commode de munir un tel dispositif de production de métal en poudre d'un système d'évacuation comme celui portant la référence 58 Géné35 ralement le système d'évacuation comporte un collecteur de  The figure schematically shows a gas atomizer device 20 having a cooling tower 48 having a molten metal inlet 50 around which is disposed a atomizing gas atomizing device 52 for injecting atomizing gas such as argon, nitrogen, helium, etc., in the molten metal stream 44 entering the cooling tower 48 through the inlet 50 The atomizing gas is sent via line 54 from a gas supply Compressed gas (not shown) The atomizing gas thus introduced into the molten alloy jet causes the dispersion of the jet into small particles which solidify and fall into the bottom of the cooling tower 48 to be collected in the powder metal collector. As shown in the figure, it is convenient to provide such a device for producing powder metal with an evacuation system such as that bearing the reference 58. evacuation includes a collector of

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_ 9 poussière o 60, par exemple un collecteur de type cyclone bien  _ 9 dust o 60, for example a cyclone collector well

conn; de la technique.conn; of the technique.

Si on le sothaite, on peut utiliser des sources de chaleur supp lémentaires dans la chambre de fusion 10, diri5 g 6 es par exemple vers le bec 30 du creuset ou vers le bec 38  If it is heated, additional heat sources may be used in the melting chamber 10, eg to the crucible tip 30 or to the spout 38

du bac, ou les deux Ceci peut aider les jets d'alliage fondu à S 'écouiler dans l' tat souhaité de fusion ou de surchauffe.  This can help the molten alloy jets squirt in the desired state of melting or overheating.

Selon un exemple d'èvaluation de la chambre de fu10 sien an Sliorée ou des doyens am& orês de úlusion du matériau m,étallique de la présente inventiona, on a utilisé un superalliage à base de nickel disponible dans le commerce sous le nom de René 95 et ayant une comqpositiol nominale en poids de 0,06 %C, 13 % Cr, 8 % Co, 3,5 % Mo, 3,5 % Cb, 0,05 % Zr, 2,5 15 t Ti, 3,5 % Ai, 0,01 g g, 355 % W, le complément étant du Ni et des impuretés accidentelles Dans cet exemple, on a dirigé trois torches à plasma formant la source de chaleur principale 20 sur un creuset de fusion 12 en cuivre, refroidi par eau On peut diriger une torche à plasma supplémentaire 20 comme deuxième source de chaleur 42 sur un bac de versement 34 en cuivre, refroidi par fluide, comme représenté sur la figure Dans d'autres exemples d'évaluation de fusion dans le creuset 12, on a utilisé moins de trois torches Les torches de chauffage du creuset, en tant que source principale 23 de chaleur, pouvaient de déplacer suivant trois directions orthogonales; la torche de chauffage du bac de versement ou source secondaire de chaleur pouvait se déplacer verticalement et dans une direction horizontale On avait protégé les cotés du dispositif et les supports des torches à plasma par 30 des écrans thermiques On a trouvé, en tant que résultat de plusieurs essais d'évaluation que la combiniaison d'un creuset refroidi par fluide et d'une source de chaleur par plasma,qui peut être mobile, seule ou en combinaison avec un bac de versement comme dispositif de réglage de jet peut fournir 35 un moyen amélioré pour fondre un matériau métallique en vue  According to an example of an evaluation of the fire chamber in the United States or of the deans improved by the extrusion of the metallic material of the present invention, a nickel-based superalloy commercially available under the name René was used. and having a nominal composition by weight of 0.06% C, 13% Cr, 8% Co, 3.5% Mo, 3.5% Cb, 0.05% Zr, 2.5 Ti, 3.5 % Al, 0.01 g, 355% W, the balance being Ni and accidental impurities In this example, three plasma torches forming the main heat source were directed on a copper-cooled, copper-cooled melting pot 12 An additional plasma torch 20 can be directed as a second heat source 42 on a fluid-cooled copper pour pan 34, as shown in the figure. In further examples of melting evaluation in crucible 12, used less than three torches The crucible heating torches, as the main source of heat, could to move in three orthogonal directions; the heating torch of the pouring tank or secondary source of heat could move vertically and in a horizontal direction. The sides of the device and the supports of the plasma torches had been protected by thermal screens. As a result of several evaluation tests that the combination of a fluid-cooled crucible and a plasma heat source, which can be movable, alone or in combination with a pour-in tray as a jet control device, can provide a means for improved to melt a metallic material for

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d'obtenir un,aétal en poudre et sans augmentation notable des impuretés de céramique qui peuvent agir comme sites de défauts.  to obtain a powdered etal without significant increase in ceramic impurities which can act as defect sites.

Par l'utilisation du dispositif de la présente 5 invention, on a réalisé une méthode perfectionnée de fabrication d'une poudre d'alliage, particulièrement un alliage à Température élev 6 e ou un superalliage tel ceux à-base de Fe, Co, Ni, Ti ou leurs mélanges, la méthode étant caractérisée en ce qu'elle évite l'apport de matériaux céramiques formant 10 des défauts.  By the use of the device of the present invention, an improved method of producing an alloy powder, particularly a high temperature alloy or a superalloy such as those based on Fe, Co, Ni, has been realized. , Ti or mixtures thereof, the method being characterized in that it avoids the provision of ceramic materials forming defects.

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Claims (9)

REVEND I CATIONSCLAIMS CATIONS 1 Procédé de fabrication d'une poudre métallique,  1 process for manufacturing a metal powder, caractérisé en ce qu'il consiste a.  characterized in that it consists of: placer dans un creuset de fusion un matériau mé5 tallique définissant une composition d'alliage faire fondre le matériau dans le creuset en utilisant un source de chaleur par plasma pour obtenir un alliage fondu tout en réalisant un culot de creuset en matériau resolidifié entre 10 l'alliage fondu et le creuset; et introduire l'alliage úfondu provenant du creuset dans un dispositif de production de métal en poudre.  placing in a melting crucible a metallic material defining an alloy composition melting the material in the crucible using a plasma heat source to obtain a molten alloy while making a crucible pellet of resolidified material between 10 molten alloy and the crucible; and introducing the molten alloy from the crucible into a powdered metal producing device. 2 Procédé perfectionné de fabrication d'une pou15 dre métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à: réaliser un creuset de fusion ayant des parois refroidies par fluide; placer dans le creuset un matériau métallique définissant une composition d'alliage; diriger une source de chaleur par plasma vers le matériau métallique dans le creuset po Ur fondre le matériau, tout en alimentant en fluide de refroidissement les parois du creuset de manière suffisante pour reso25 lidifier le matériau métallique fondu adjacent aux parois refroidies du creuset pour former un culot de creuset avec une partie du matériau métallique se trouvant à l'intérieur du creuset à l'endroit des parois refroidies, tout en mainte30 nant l'alliage fondu supplémentaire dans le culot de creuset sous forme d'un réservoir d'alliage fondu; et ensuite introduire l'alliage fondu supplémentaire provenant du creuset dans un dispositif de production 352. An improved method of manufacturing a metal powder, characterized in that it consists in: producing a melting crucible having fluid-cooled walls; placing in the crucible a metallic material defining an alloy composition; Directing a plasma heat source to the metal material in the crucible for melting the material, while supplying cooling fluid to the walls of the crucible sufficiently to resoilicate the molten metal material adjacent to the cooled walls of the crucible to form a material. crucible cap with a portion of the metallic material within the crucible at the cooled walls, while maintaining the additional molten alloy in the crucible cap in the form of a molten alloy reservoir; and then introducing the additional molten alloy from the crucible into a production device 35 2548937 '2548937 ' de métal en poudre.of powdered metal. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé  Process according to Claim 2, characterized en ce que la source de chaleur par plasma est balayée sur une surface du matériau métallique pour lui fournir une cha5 leur pratiquement uniforme.  in that the plasma heat source is scanned on a surface of the metallic material to provide a substantially uniform heat. 4 Procédé selon la revendication 2, caractérisée  4 Process according to claim 2, characterized en ce que l'alliage fondu supplémentaire est introduit dans le dispositif de production de métal en poudre par un dispositif de réglage de jet.  in that the additional molten alloy is introduced into the powdered metal production device by a jet control device. 5 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un bac de versement ayant des parois refroidies par fluide sert de dispositif de réglage de jet; l'alliage fondu supplémentaire est versé du creuset dans le bac, tout en alimentant en fluide de refroidissement les parois du bac de 15 manière suffisante pour resolidifier l'alliage fondu adjacent aux parois refroidies du bac pour former un culot de bac avec une partie de l'alliage fondu à l'intérieur du bac; et ensuite l'alliage fondu supplémentaire est versé du bac  A process according to claim 4, characterized in that a pouring pan having fluid-cooled walls serves as a jet control device; the additional molten alloy is poured from the crucible into the tank, while supplying cooling fluid to the walls of the tank sufficiently to resolidify the molten alloy adjacent to the cooled walls of the tank to form a tank base with a portion of molten alloy inside the tray; and then the extra molten alloy is poured from the tray dans le dispositif de production de métal en poudre.  in the powder metal production device. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé  Process according to Claim 5, characterized en ce qu'on dirige une source de chaleur par plasma secondaire vers l'alliage fondu dans le bac.  in that a secondary plasma heat source is directed to the molten alloy in the tank. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la source de chaleur par plasma secondaire est ba25 layée sur la surface de l'alliage fondu dans le bac pour  Process according to Claim 6, characterized in that the secondary plasma heat source is placed on the surface of the molten alloy in the tray for fournir une chaleur pratiquement uniforme à cet alliage-fondu.  provide substantially uniform heat to this molten alloy. 8 Appareil perfectionné pour produire une poudre métallique comportant des moyens pour fabriquer la poudre à 30 partir d'allia 3 e fondu, caractérisé en ce qu'il comporte, un  An improved apparatus for producing a metal powder having means for manufacturing the powder from molten alloy, characterized in that it comprises a dispositif comprenant en combinaison.  device comprising in combination. un creuset ( 12) refroidi par fluide pour recevoir le matériau métallique ( 22) qui définit une composition d'alliage et dans lequel le matériau 35 métallique est fondu pour fournir l'alliage fon-  a fluid-cooled crucible (12) for receiving the metallic material (22) which defines an alloying composition and wherein the metal material is melted to provide the molten alloy; 2548937 '2548937 ' du; une source de chaleur par plasma ( 20) dirigée vers le creuset et adaptée pour fondre le matériau métallique et fournir un alliage fondu; et des moyens ( 30, 50) pour introduire l'alliage fondu dans un dispositif de production de métal  of; a plasma heat source (20) directed to the crucible and adapted to melt the metallic material and provide molten alloy; and means (30, 50) for introducing the molten alloy into a metal production device en poudre ( 46).in powder form (46). 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la source de chaleur par plasma est adaptée pour, 10 en fonctionnement, balayer une surface du matériau uétallique dans le creuset afin de fournir une chaleur pratiquement  Apparatus according to claim 8, characterized in that the plasma heat source is adapted for operation by sweeping a surface of the metallic material into the crucible to provide substantially heat. uniforme à ce matériau.uniform to this material. Apparei selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bac de versement ( 34) re15 froidi par fluide placé pour recevoir l'alliage fondu dans le creuset et en introduire au moins une partie dans le dispositif ( 46) de production de poudre à partir de cet alliage fondu. 11 Appareil selon la revendication 10, caractéri20 sé en ce qu'il comprend en outre une source de chaleur par plasma secondaire dirigée vers le bac ( 34) pour maintenir  Apparatus according to claim 8, characterized in that it further comprises a pouring tray (34) re15 cooled by fluid placed to receive the molten alloy in the crucible and introduce at least a portion into the device (46) of production of powder from this molten alloy. Apparatus according to claim 10, characterized in that it further comprises a secondary plasma heat source directed to the tank (34) to maintain fondu l'alliage dans le bac.melted the alloy in the tray.