Les produits en alliage de rhénium utilisent le rhénium, un métal rare, comme composant principal. En formant des systèmes d'alliage avec divers éléments métalliques ou -non métalliques, les performances peuvent être contrôlées et ajustées, et la durée de vie prolongée. Le rhénium lui-même possède un point de fusion extrêmement élevé (environ 3 186 degrés), une excellente résistance aux températures élevées et au fluage. Cependant, dans les applications pratiques, le rhénium mono-matériau présente des défis tels qu'une difficulté de traitement élevée, un coût élevé et une ténacité insuffisante dans certaines conditions de fonctionnement. Par conséquent, l’alliage est devenu la principale approche pour optimiser les performances globales des matériaux à base de rhénium-. La conception de sa composition détermine directement les propriétés mécaniques à haute température, la résistance à la corrosion et l'usinabilité des produits.
Les alliages de rhénium-tungstène sont une combinaison typique de matériaux structurels à haute-température. Le point de fusion du tungstène est juste derrière le rhénium. La combinaison des deux peut encore améliorer la résistance aux températures élevées et la stabilité thermique du matériau tout en conservant une bonne résistance aux chocs thermiques. Dans de tels alliages, la teneur en rhénium se situe généralement entre 10 % et 30 %, le tungstène constituant le reste, qui peut être ajusté avec précision-en fonction de la température de service et des exigences de charge. Ce système est largement utilisé dans les revêtements de tuyères de fusée, les composants de fours à très haute température et les composants de protection thermique des engins spatiaux. Les alliages de rhénium-platine possèdent à la fois une stabilité à haute température-et une inertie chimique exceptionnelle. L'ajout de platine réduit la fragilité du rhénium, améliore sa plasticité et sa formabilité à température ambiante, et confère une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion acide/alcali. La teneur en rhénium est généralement comprise entre 5 % et 20 %, le platine étant le reste, et il est largement utilisé dans les éléments de thermocouples à haute température, les supports de catalyseurs résistants à la corrosion et les contacts électroniques de précision.
L'introduction du rhénium dans les superalliages à base de nickel-ou de cobalt-peut améliorer considérablement leur résistance au fluage et leur durabilité à haute-température. La quantité ajoutée de rhénium dans les alliages à base de nickel-est généralement de 3 % à 6 %, ce qui inhibe le grossissement des grains et le mouvement de dislocation à haute température en formant de fins précipités dispersés, prolongeant ainsi la durée de vie des composants critiques du moteur d'avion-tels que les aubes de turbine.
En outre, des alliages de rhénium avec des métaux réfractaires tels que le molybdène, le tantale et l'iridium sont également utilisés, principalement pour améliorer la stabilité dans des environnements spécifiques (tels que les métaux en fusion et les milieux hautement corrosifs) tout en maintenant des points de fusion et une résistance élevés. Certains alliages de rhénium fonctionnels incorporent également des traces de carbone, de zirconium ou d'éléments de terres rares pour optimiser la structure des grains et la force de liaison interfaciale.
La conception de la composition doit prendre en compte de manière exhaustive la température, les contraintes, les milieux corrosifs et les limites de traitement de l'environnement de service cible, en tirant parti des avantages du rhénium à haute température-tout en équilibrant l'efficacité économique et la fabricabilité. En contrôlant avec précision les proportions et la répartition de chaque élément, les produits en alliage de rhénium peuvent atteindre un équilibre entre résistance à haute température, résistance à la corrosion et longue durée de vie dans les domaines de l'aérospatiale, de l'énergie nucléaire, de l'électronique et de la métallurgie spéciale, devenant ainsi des matériaux stratégiques indispensables pour des conditions de fonctionnement extrêmes.
