Titane à 600 °C : l'Oural veut doubler la vie des moteurs
Des chercheurs de l'Université fédérale de l'Oural, à Iekaterinbourg, ont mis au point de nouveaux alliages de titane à forte teneur en aluminium, conçus pour les pièces de moteurs d'avion et de turbines. Ils doivent tenir à 600 °C pendant 200 à 300 heures, contre une centaine aujourd'hui. Avec cette durée, les moteurs passeraient moins souvent en inspection et en réparation.
Les compresseurs et les soufflantes des moteurs d'avion vieillissent avant tout sous l'effet de la chaleur. Une équipe de l'Université fédérale de l'Oural (UrFU) a présenté de nouveaux alliages de titane, plus riches en aluminium, pour faire durer ces pièces plus longtemps. Le projet est financé par le ministère russe des Sciences et de l'Enseignement supérieur, dans le cadre du programme « Priorité-2030 ». Ses résultats ont été publiés dans la revue Metal Science and Heat Treatment.
600 °C pendant 100 heures : la limite actuelle du titane
Artemi Popov dirige le département de traitement thermique et de physique des métaux de l'UrFU. Il situe ainsi le problème : le cœur du moteur dépasse 1 000 °C, et les éléments du compresseur et de la soufflante doivent supporter 600 à 650 °C pendant toute leur période d'exploitation. Or les alliages de titane actuels ne conservent leurs propriétés à 600 °C que pendant une durée limitée, d'environ 100 heures.
C'est pourtant là que le titane est indispensable. Il est léger et résistant, deux qualités essentielles dans un moteur d'avion où chaque kilogramme compte. Mais la chaleur finit par dégrader ses propriétés mécaniques. Les ingénieurs n'ont alors que deux possibilités : multiplier les inspections ou changer les pièces plus tôt.
Doubler ou tripler la durée de service
L'équipe de Iekaterinbourg veut faire passer cette durée de 100 heures à 200 ou 300 heures. Pour y parvenir, elle augmente la part d'aluminium dans l'alliage. Les moteurs qui travaillent dans les conditions les plus dures seraient alors immobilisés moins souvent pour être contrôlés et réparés.
Artemi Popov y voit d'abord un gain économique : « Si l'on allonge le temps de décollage et d'atterrissage, si l'on prolonge la durée de service de ces moteurs, on améliore aussi les indicateurs économiques. » Pour une compagnie aérienne, un moteur qui reste moins longtemps à l'atelier, c'est un avion qui vole davantage.
Du laboratoire à la production semi-industrielle
Pour l'instant, l'alliage n'est produit qu'en laboratoire. Les échantillons expérimentaux pèsent au maximum 30 à 40 kg, alors qu'il faut au moins 500 kg d'alliage pour fabriquer de vraies pièces de moteur. L'équipe prépare donc l'étape suivante : passer à une production semi-industrielle, en quantités suffisantes pour usiner et tester des pièces complètes.
L'environnement s'y prête. La région de Sverdlovsk, dont Iekaterinbourg est la capitale, au cœur de l'Oural, est l'une des grandes régions de la métallurgie russe. On y trouve aussi VSMPO-Avisma, l'un des premiers producteurs mondiaux de titane.
Un pôle ouralien autour des moteurs et des turbines
Cette annonce arrive deux semaines après une autre, dans le même domaine. Le 24 septembre, un centre de revêtements PVD (dépôt physique en phase vapeur) a ouvert à Verkhniaïa Pychma, près de Iekaterinbourg. Il traite les outils qui servent à fabriquer des moteurs, des boîtes de vitesses et des turbines. Ce centre du groupe Gorizont Pokrytii a coûté 227 millions de roubles, dont 177 millions prêtés à taux réduit par le Fonds de développement industriel. Il doit traiter jusqu'à 500 000 outils par an. Parmi ses clients figurent ODK-Star, l'Usine de turbines de l'Oural et VSMPO-Avisma.
Pour Roman Nijankovski, président de Gorizont Pokrytii Invest, ce lancement « rapproche des entreprises du district fédéral de l'Oural une technologie moderne de revêtements résistants à l'usure ».
L'université met au point les alliages, l'industrie les outils, et les motoristes sont tout proches : la chaîne existe déjà dans la région. Si la production semi-industrielle tient ses promesses, les alliages de l'UrFU pourront être testés sur les mêmes lignes qui fabriquent aujourd'hui les moteurs et les turbines russes.