Installation de recherche sur les matériaux à haute température

Conseil national de recherches Canada, Ottawa, Ontario
Que fait l'installation

Appuie la recherche, le développement, l’essai et l’évaluation des matériaux qui résistent aux ultra hautes températures, y compris les revêtements thermo et oxydorésistants

Domaines d'expertise

Unique au Canada, l’Installation de recherche sur les matériaux à haute température (IRMHT) est l’une des rares installations du genre dans le monde. On y trouve un éventail complet d’appareils servant à élaborer et à conditionner les matériaux qui résistent à la chaleur, ainsi que des systèmes de pointe en caractérisation des matériaux, notamment des chambres de combustion à haute vélocité, un banc d’essai rotatif à température élevée et des systèmes mesurant l’usure due aux cycles répétés d’ultrasons ou au frottement multiaxial.

Que ce soit par la R-D collaborative ou contre rémunération des services, l’installation atténue les risques liés au développement de nouveaux matériaux et enduits thermorésistants destinés aux industries de l’aéronautique, de l’automobile et de la production d’énergie. La même installation a permis de caractériser et de prolonger la vie utile des systèmes qui recourent aux anciens matériaux thermorésistants qu’utilise l’armée ou l’industrie.

Son personnel scientifique et technique ne manque pas d’ingéniosité quand vient le temps d’adapter l’équipement aux besoins actuels ou nouveaux des partenaires et clients de l’installation.

Services de recherche
  • Essais de qualification des nouveaux matériaux résistant aux températures élevées
  • Élaboration de modèles et d’outils de prévision pour la composition et la durabilité des matériaux
  • Assemblage et réfection des matériaux métalliques thermorésistants
  • Développement, fabrication et vérification de la résistance à la spallation des revêtements employés comme barrière thermique
  • Développement de composites à matrice en métal ou en céramique
  • Évaluation de la résistance des pièces obtenues par fabrication additive à la fatigue thermique
  • Élaboration et normalisation d’essais servant à vérifier la fatigue due aux mégacycles
  • Développement d’essais pour la fatigue due à l’usure par contact et modélisation des dommages
  • Analyse de la défaillance des matériaux et des composants
  • Évaluation de la tolérance aux dommages en vue d’une extension de la vie utile et validation de la durée des pièces des turbines à gaz de l’ARC, y compris élaboration d’outils pour la gestion de l’entretien préventif
  • Qualification des technologies
Secteurs d'application
  • Aérospatial et satellites
  • Automobile
  • Défense et industrie de la sécurité
  • Énergie
  • Fabrication et transformation
  • Mines, minerais et métaux
  • Transport

Laboratoire spécialisé

Équipement 

Fonction

Laboratoire de traitement des matériaux et des composants (LTMC)

Presse isostatique à chaud d’Autoclave Engineers, série : SL81-11592-1

Pressage isostatique à chaud de poudres métalliques jusqu’à une température de 2 000 °C et une pression de 200 MPa, avec plan de travail de 26 cm de longueur par 12 cm de diamètre pour le conditionnement, le rajeunissement et la réfection de divers matériaux et composants.

Laboratoire de traitement des matériaux et des composants (LTMC)

Four sous vide à haute température d’Oxy-Gon Industries

Conditionnement thermique sous vide des matériaux jusqu’à une température de 2 000 °C et une pression de 1,33 x 10-3 Pa, avec surface de travail de 0,3 m par 0,3 m par 0,3 m. Le plan de travail peut servir au frittage, au brasage et au conditionnement thermique des matériaux et des composants, avec possibilité de trempe au gaz.

Laboratoire de traitement des matériaux et des composants (LTMC)

Analyseur thermogravimétrique de Setaram, série : S60/56214 5287-1

Système employé pour préciser la cinétique de l’oxydation dans des conditions spécifiques, jusqu’à une température de 1 600 °C dans l’air, divers mélanges de gaz ou sous vide.

Laboratoire de traitement des matériaux et des composants (LTMC)

Fours de conditionnement à chaud Lindberg/Blue de Thermo Fisher Scientific

Série de fours à rayonnement employés pour modifier la microstructure des matériaux et obtenir la combinaison voulue de propriétés physiques et mécaniques.

Laboratoire de microscopie et d’analyse de la microstructure (LMAM)

Microscope électronique à balayage XL 30S SEM FEG de PHILIPS/FEI

Sert à établir la composition et la structure cristalline des matériaux de pointe par diverses techniques de caractérisation (analyse élémentaire ponctuelle, linéaire ou cartographiée, identification des phases, analyse de la microtexture, analyse de la structure des joints de grain, détection des éléments légers). Le MEB possède une interface avec le spectroscope à dispersion d’énergie Pegasus - TEAM (Apollo X) et le système de diffraction des électrons rétrodiffusés pour la détection des éléments légers.

Laboratoire de microscopie et d’analyse de la microstructure (LMAM)

Microscope inversé GX71 d’OLYMPUS pour la métallurgie

Sert à manipuler une gamme d’échantillons de matériaux pour en tirer diverses représentations (sur fond clair ou noir, CID, polarisation simple, fluorescence). L’instrument est doté d’un logiciel d’analyse quantitative des images.

Laboratoire d’étude sur la fatigue et les fractures à température élevée (LEFCTE)

Cadre de charge mécanique à commande servo-hydraulique pour températures élevées de MTS Systems Corporation (100 kN – 250 kN)

Sert à simuler les conditions d’utilisation à température élevée; forces et températures statiques ou cycliques. Température allant jusqu’à 1 400 °C (résistance) ou 2 000 °C (induction) et force allant jusqu’à 250 kN. Les essais peuvent s’effectuer dans l’air, un gaz inerte ou sous vide poussé. Dix-sept systèmes dédiés (fatigue thermomécanique, fluage, contraintes et taux de croissance des fissures dues à la fatigue avec techniques de surveillance par écart potentiel ou conformes à la réglementation).

Laboratoire d’étude sur la fatigue et les fractures à température élevée (LEFCTE)

Banc d’essai pour l’usure par contact multiaxial (spécial)

Évalue la vie des compresseurs ou les caractéristiques des points d’attache des ailettes/disques des turbines dans des conditions de chargement réalistes, y compris usure axiale et par contact multiaxial. Recourt à de nombreux vérins servo-hydrauliques et à des appareils détectant les fissures.

Laboratoire d’étude sur la fatigue et les fractures à température élevée (LEFCTE)

Banc d’essai pour la fatigue mégacyclique aux ultrasons (sur mesure)

 

Programmation complète et contrôle en boucle de la température, de la charge moyenne et de l’alternance des contraintes grâce à un système à commande simple avec superposition possible d’une charge pour évaluer la fatigue à cycle faible ou élevé. Utilise le chauffage par induction, l’application d’une contrainte axiale moyenne par commande servo-hydraulique et la superposition d’une contrainte mégacyclique aux ultrasons.

Laboratoire sur la résistance des matériaux et des revêtements aux températures élevées (LRMRTE)

Banc d’essai Becon pour la combustion à haute vitesse

Simule les conditions typiques d’une turbine à gaz (gaz chauds, vitesse élevée) jusqu’à une température de 1 600 °C (2 912 °F) et une vitesse des gaz allant jusqu’à Mach 0,8. Fonctionne avec du carburant de turbomoteur et du carburant diésel marin. Trois modes d’essai : 1. oxydation cyclique — possibilité de refroidissement externe et interne ultrarapides, 2. corrosion à chaud – possibilité d’ajouter des contaminants au carburant ou à l’air de combustion et 3. érosion — possibilité d’ajouter des particules solides aux gaz de combustion.

Laboratoire sur la résistance des matériaux et des revêtements aux températures élevées (LRMRTE)

Banc d’essai par choc thermique graduel (sur mesure)

Dispositif pour les essais thermiques par combustion permettant de comparer et d’évaluer à peu de frais la conductivité thermique et la résistance à la fatigue ou au choc thermique de nombreux matériaux ou revêtements. La température des essais et la géométrie des échantillons peuvent être modifiées en fonction des besoins.

Laboratoire sur la résistance des matériaux et des revêtements aux températures élevées (LRMRTE)

Banc d’essai rotatif de Test Devices, modèle 248710

Sert à tester les pièces et les assemblages tournants en simulant les conditions thermiques et mécaniques de leur fonctionnement. Les essais se déroulent à température ambiante ou élevée, sous une charge centrifuge cyclique, statique ou combinée. Le banc d’essai possède un système de commande logique programmable qui garantit un fonctionnement sécuritaire et continu. Caractéristiques : chambre d’un diamètre de 1,2 m (48 po); vitesse de rotation de 0 à 40 000, 60 000 ou 100 000 t/m et température maximale de 800 °C (1 470 °F).

Laboratoire sur la résistance des matériaux et des revêtements aux températures élevées (LRMRTE)

Four de laboratoire à chauffage rapide CM Furnaces, modèle 1610 (four à essai pour oxydation cyclique)

Système utilisé pour déterminer la résistance des matériaux ou des revêtements protecteurs destinés à l’aéronautique au moyen d’essais d’oxydation cyclique (chauffage et refroidissement rapides contrôlés, séparés par des inspections). Chargement par le bas à une température maximale de 1 600 °C dans l’air; chambre de 7,5 po de largeur par 7,5 po de longueur par 5 po de hauteur.

  • Ministère de la Défense nationale
  • Bell Helicopter Textron Canada
  • Pratt & Whitney Canada
  • Siemens Canada
  • Bombardier
  • Magellan Aerospace
  • Transports Canada
  • Federal Aviation Administration (FAA)
  • Bureau de la sécurité des transports du Canada
  • Ressources naturelles Canada
  • ATI Allvac Ltd.
  • Carpenter Technology Corporation