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WO2004011687A2 - Piece mecanique composite renforcee, et son procede de fabrication - Google Patents

Piece mecanique composite renforcee, et son procede de fabrication Download PDF

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WO2004011687A2
WO2004011687A2 PCT/FR2003/002350 FR0302350W WO2004011687A2 WO 2004011687 A2 WO2004011687 A2 WO 2004011687A2 FR 0302350 W FR0302350 W FR 0302350W WO 2004011687 A2 WO2004011687 A2 WO 2004011687A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
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mechanical part
core
metal matrix
metal
reinforcing elements
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2003/002350
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English (en)
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WO2004011687A3 (fr
Inventor
Isabelle Peslerbe
Jacques Tschofen
Anne Thenaisie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Forges de Bologne
Original Assignee
Forges de Bologne
SNECMA Moteurs SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Forges de Bologne, SNECMA Moteurs SA filed Critical Forges de Bologne
Priority to UAA200500660A priority Critical patent/UA82069C2/uk
Priority to CA2493445A priority patent/CA2493445C/fr
Priority to US10/522,182 priority patent/US7749342B2/en
Priority to AU2003269058A priority patent/AU2003269058A1/en
Priority to CN03817892.3A priority patent/CN1671498B/zh
Priority to JP2004523882A priority patent/JP2005533931A/ja
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Publication of WO2004011687A3 publication Critical patent/WO2004011687A3/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2204/00—End product comprising different layers, coatings or parts of cermet
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component

Definitions

  • the present invention relates to obtaining a mechanical part having a main direction along which extend a core zone forming a core and a peripheral zone forming an envelope which surrounds said core, said core and said envelope having between them a metallurgical bond, said core being made of a first material having at least one metallic matrix and said casing being made of a second material having at least one metallic matrix.
  • the present invention relates to obtaining a mechanical part for which the metal matrix of the first material and / or the second material has aluminum as the base metal.
  • the present invention relates to a mechanical part used in the aeronautical sector, in particular as a movable or stationary blade of a compressor, in particular low pressure, or else as a fan blade of “fan”. turbojet.
  • the present invention is not intended to be limited to the production of blades or to be applied only to the aeronautical sector: other types of mechanical parts can be envisaged, in particular in the sectors of machine tools or in the automotive sector, such as casings, tubes, cylinders or wear parts in the braking field.
  • the aim is to obtain a mechanical part whose elasticity modulus is greater in the internal part than in the external part in order to improve the mechanical properties of the part without particularly altering its density.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks of these techniques of the prior art by proposing a mechanical part and its manufacturing process using metallurgical techniques simple to implement. According to one of its aspects, the present invention therefore relates to a mechanical part having a main direction along which extend a core zone forming a core and a peripheral zone forming an envelope which surrounds said core, said core and said envelope having a metallurgical bond between them, said core being made of a first material having at least one metallic matrix and said envelope being made of a second material having at least one metallic matrix.
  • said metal matrices of the first and second materials have the same base metal and at least one of said first and second materials is formed of a metal matrix composite comprising reinforcing elements dispersed in said metal matrix .
  • the characteristics of the interface between two materials forming a part, which can therefore be described as complex, are of great importance, in particular when at least one of these materials is a metal matrix composite: Identity between the base metal used in the composition of the first and second materials is in this respect of great importance in obtaining a core and an envelope forming between them a metallurgical bond having a high mechanical resistance.
  • this arrangement makes it possible, by the presence of the reinforcing elements, in at least one of the first material and the second material, to improve the properties of mechanical resistance and, optionally of temperature resistance, of the part in the part which one wishes to reinforce, while generally retaining a density similar to that of the metal matrix.
  • first material (core) and the second material (envelope), or both the first material and the second material (core and envelope) is (are) made of a metal matrix composite comprising reinforcing elements dispersed in said metal matrix.
  • composition of the first material is different from that of the second material, at least as regards the proportion of the reinforcing elements.
  • - Said base metal is aluminum
  • said metal matrices of the first and second materials are respectively formed of a first alloy and a second alloy, said first alloy and said second alloy belonging to aluminum-based alloys of the 2000, 5000, 6000 or 7000 series according to ASTM standards; preferably, said first alloy and said second alloy belong to the same series of aluminum-based alloys among said 2000, 5000, 6000 or 7000 series according to ASTM standards, in particular to the 2000 series;
  • - reinforcing elements are particles of silicon carbide (SiC), alumina (AI 2 O) or metallic carbide such as tungsten carbide, boron or titanium;
  • - Said reinforcing elements represent at most 50% by weight of the composition of said metal matrix composite; preferably, said reinforcing elements represent between 5 and 35%, preferably between 10 and 20%, and preferably of the order of 15% by weight of the composition of said metal matrix composite;
  • one of said first and second materials is formed of said metal matrix composite comprising said reinforcing elements dispersed in said metal matrix, the other of said first and second materials being formed only of said metal matrix;
  • said first material is formed only of said metal matrix which comprises aluminum as the base metal and said second material is formed of said metal matrix composite comprising said reinforcing elements dispersed in said metal matrix, said metal matrix having aluminum as base metal and said reinforcing elements being formed of particles of silicon carbide (SiC): this preferential choice makes it possible to benefit from the good resistance to erosion and to the impact
  • said first and second materials are formed from said metal matrix composite comprising said reinforcing elements dispersed in said metal matrix, said elements reinforcement representing a percentage by weight of the composition of said different metal matrix composite in said core and in said shell;
  • Said reinforcing elements represent a percentage by weight of the composition of said progressive metal matrix composite in said first material and in said second material, from the center of said core to the periphery of said envelope;
  • said first material has, for said reinforcing elements, a greater percentage by weight of the composition of said metal matrix composite than in said second material;
  • said second material has, for said reinforcing elements, a greater percentage by weight of the composition of said metal matrix composite than in said first material.
  • a blade made up of said mechanical part is considered.
  • Such a blade can belong to a compressor, in particular low pressure, either as a fixed blade or as a movable blade.
  • Such a blade can be applied to the production of a turbojet fan.
  • the present invention relates to the manufacturing method which makes it possible to obtain, by its implementation, said aforementioned mechanical part.
  • the manufacturing method according to the present invention makes it possible to obtain a mechanical part, by implementing the following steps: a) a semi-finished product is produced by compacting containing a core and an envelope, said core and said envelope having a metallurgical bond between them, said core being made of a first material having at least one metal matrix and said envelope being made of a second material having at least one metal matrix, said metal matrices of the first and second materials having the same base metal and in at least one of said first and second materials being formed of metal matrix composite comprising reinforcing elements dispersed in said metal matrix, b) forging the semi-finished product to obtain a blank, and c) machining said blank to result in a finished product forming said mechanical part.
  • step a several solutions are possible without departing from the scope of the present invention.
  • said step a) consists in jointly forming the core and the envelope by the powder metallurgy technique.
  • this technique which implements the compression of a powder in a matrix, followed by a heat treatment called "sintering", it is thus possible to obtain a metal part directly forming the semi-finished product.
  • This first solution is in particular well suited to the situation in which it is desired to obtain a mechanical part where said reinforcing elements represent a percentage by weight of the composition of said progressive metal matrix composite in said first material (core) and in said second material. (envelope), from the center of said core to the periphery of said envelope, either by decreasing from the center, or by increasing from the center, for example, a minimum of 0% to 10% and a maximum less than or equal to 50 % in weight.
  • said first and second materials are formed from said metal matrix composite comprising said reinforcing elements dispersed in said metal matrix, said reinforcing elements representing a percentage by weight of the composition of said different metal matrix composite in said core and in said shell,
  • said step a) consists of successively carrying out the following sub-steps: al) forming a rod extending in a longitudinal direction in said first material, said rod being intended to form said core placed at the heart of the part mechanical ; a2) forming a sleeve extending in a longitudinal direction in said second material, said sleeve being intended to form the envelope of the mechanical part by surrounding said core; a3) introduce the rod into the sleeve to form an assembly, and a4) pass through an orifice of reduced section said assembly to decrease at least one dimension of said assembly in a direction perpendicular to said longitudinal direction and in order to create a metallurgical bond between said rod and said sleeve.
  • Sub-step a4) of the second solution of step a) consists, preferably, in rolling or spinning the assembly, that is to say by successive passages, by force and hot , between pairs of cylinders closer together or in dies of smaller and smaller section.
  • this step a) uses a technique carrying out the compaction, in particular the pressurization between the core and the envelope, either at the time of their joint formation (first solution), or at the time of their initial formation as separate parts (second solution), so as to create a bond of metallurgical type between the materials constituting them, generating a good interface.
  • this metallurgical type bond forms a more intimate contact than a mechanical bond, the first and second materials being so close that the inter-atomic forces come into play. Such an interface will allow the mechanical part to resist satisfactorily the various constraints to which it is subjected.
  • forging generally consists of a metallurgical operation which aims to transform the ingots into blanks of determined shape by deformation of a metal brought to a temperature where it is sufficiently malleable, the deformation being obtained either by impact (pestle, mutton), either by pressure (presses with closed die) between two tools.
  • this forging step consists of a stamping or stamping.
  • Other forging possibilities can also be used alone, or in combination with stamping: press forging, pestle, etc.
  • the manufacturing process according to the present invention applies to a first material which is formed only of said metal matrix which comprises aluminum as a base metal and to a second material which is formed of said metal matrix composite comprising said reinforcing elements dispersed in said metal matrix, said metal matrix having aluminum as base metal and said reinforcing elements being formed of particles of silicon carbide (SiC): this preferred choice makes it possible to benefit from a very good interaction between an aluminum alloy and particles of SiC, as it is explained in US 6,135,195, for a material whose price is lower than that of titanium.
  • SiC silicon carbide
  • FIG. 1 is a view in partial longitudinal section of a double-flow turbojet engine showing a fan and an accelerator illustrating, by way of example, possible applications of the mechanical part according to the present invention
  • FIG. 2 is a view in longitudinal section of the arrangement allowing one of the stages of the manufacturing process according to the present invention to be carried out according to one of the possible solutions,
  • FIGS. 3 and 4 are perspective views of blades truncated at their radially external end which illustrate possible applications of the mechanical part according to the present invention.
  • FIG. 5 is a partial perspective view with section along the longitudinal direction of another blade that can form the mechanical part according to the present invention.
  • FIG. 1 An example of the possible applications of the mechanical part according to the present invention is shown in FIG. 1 in the form of a double-flow turbojet 100.
  • This turbojet engine 100 comprises a conventional structure which comprises different elements arranged axially around the longitudinal axis 102, in fluid communication between them, namely in particular a fan 104 and an accelerator 106.
  • turbojet engine comprises the other conventional elements of such a structure, namely a high pressure compressor, a combustion chamber, a high pressure turbine and a low pressure turbine, these various additional elements not being represented. for the sake of clarity.
  • the blower 104 and the accelerator 106 are rotated by the low pressure turbine through the rotor axis 108.
  • the blower 104 comprises a series of radially extending vanes 110 which are mounted on an annular disc 112: a only one of these blades appears in FIG. 1. It is understood that the disc 112 and the blades 110 are mounted in rotation about the axis 102 of the engine 100.
  • the engine 100 further comprises a fan casing 114.
  • the accelerator 106 comprises several series of rotating blades 116 mounted on a disc 118 and between which are mounted series of fixed blades 120.
  • the present invention relates to obtaining a mechanical part which can constitute in particular each of the blades 110 of the fan 104 and / or each of the movable blades 116 and / or of the fixed blades 120 of the accelerator 106.
  • the mechanical part according to the present invention can also constitute the fixed and / or movable blades of other elements of a turbojet engine, identical or different from that illustrated in FIG. 1, such as a compressor, in particular a low compressor pressure.
  • the mechanical part according to the present invention can also find application in fields other than that of aeronautics for the formation of structural elements which have to resist mechanically while having a relatively structure lightly.
  • an aluminum rod 10 is first of all formed by conventional techniques for manufacturing aluminum alloys.
  • the next step consists in introducing the rod 10 inside the sleeve 20 in order to form an assembly 30: it is clear that at this stage there is a clearance, even a space between the external surface of the rod 10 and the surface inside the wall of the sleeve 20.
  • it is chosen to carry out a spinning operation which is shown in FIG. 2.
  • the assembly 30 appears as being introduced into the inlet 40 of a die 42.
  • This inlet 40 has a truncated cone shape with an angle at the center ⁇ forming the reduction angle.
  • This inlet 40 has an upstream diameter greater than the outside diameter of the sleeve 20, while the downstream diameter of the inlet 40 has a diameter less than the diameter of the rod 10. Consequently, the assembly 30 is, during the force passage and hot at the inlet 40 of the die 42, reduced in section by elongation, an interface being created between the rod 10 and the sleeve 20 which jointly form in this way a complex semi-finished product 32 at the outlet 44 of the die 42.
  • the spinning step illustrated in FIG. 2 may include several successive passages in dies having increasingly smaller diameters.
  • the reduction angle a is equal to 30 °, this reduction angle can generally vary between 1 ° and 45 ° and preferably between 5 and 35 °.
  • this spinning technique in particular when it is carried out by successive passage through series dies, allows, by the pressure exerted between the surfaces in friction contact, good cohesion between the materials constituting the core and the 'envelope.
  • This embodiment was produced with a rod 10 having a diameter of 30 mm produced in an aluminum alloy of series 2024 T4, while the sleeve 20 had an outside diameter of 70 mm and an inside diameter of 40 mm being made of a second material forming a metal matrix composite, the metal matrix being an aluminum alloy of series 2024 T4 and the reinforcing element being composed of particles of silicon carbide with an average size of 5 ⁇ m at height 15% by weight.
  • Such spinning can be carried out at ambient temperature or else hot, in particular with a temperature of the order of 400 ° C.
  • the subsequent step of the embodiment described in detail consists in forging by die-forging in order to give the quasi-final shape of the blade.
  • This matrixing is carried out by successive stages in matrices tending gradually to present the final shape of the blade under conditions of pressure and temperature adapted to the materials to maintain a good interface and good adhesion between the core and the envelope: in particular, a temperature of around 430 ° C and a pressure of around 100 MPa have been used.
  • a blank (not shown) is obtained which is then machined to result in a finished product forming the mechanical part according to the invention, in particular a blade such as those shown in Figures 3 to 5.
  • the blade 50 which is shown in different shapes has a core 52 made of the first material initially constituting the rod 10, while the casing 54 surrounding the core 52 is made of the second material initially forming the sleeve 20 of the assembly 30 of FIG. 2.
  • the blade 50 has a regularity of distribution of the first material and the second material between the core 52 and envelope 54.
  • the aluminum alloy has been placed in the central part of the blade, which makes it possible to benefit from the bending properties of aluminum while on the surface, the matrix composite Al / SiC metal allows greater rigidity and better resistance to impact and erosion. It is understood that, depending on the application for which the mechanical part obtained according to the present invention is intended, in particular of the part requiring the greatest rigidity, it is possible to choose to place the Al / SiC metal matrix composite in the core. (at the heart of the mechanical part) or in the envelope (on the surface of the mechanical part).
  • the present invention is not limited to the use of reinforcing elements in the form of silicon carbide particles, alumina particles (AI 2 O 3 ) or metallic carbides, such as tungsten carbide, tungsten carbide, boron carbide or titanium carbide, which can also be used.
  • the present invention also applies to the production of a mechanical part made entirely of a metal matrix composite, which has a progressive composition of reinforcing elements from the center. from the core to the periphery of the envelope.

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Abstract

La pièce mécanique (50) selon l'invention présente une direction principale le long de laquelle s'étendent une zone de coeur formant un noyau (52) et une zone périphérique formant une enveloppe (54), ledit noyau (52) et ladite enveloppe (54) présentant entre eux une liaison métallurgique, ledit noyau (52) étant réalisé dans un premier matériau présentant au moins une matrice métallique et ladite enveloppe (54) étant réalisée dans un deuxième matériau présentant au moins une matrice métallique. De façon caractéristique, lesdites matrices métalliques du premier et du deuxième matériaux présentent le même métal de base et l'un au moins parmi lesdits premier et deuxième matériaux est formé d'un composite à matrice métallique comprenant des éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique. De préférence, cette pièce mécanique est utilisée en tant qu'aube pour une soufflante ou un compresseur basse pression.

Description

Pièce mécanique, et procédé de fabrication d'une telle pièce mécanique
La présente invention concerne l'obtention d'une pièce mécanique présentant une direction principale le long de laquelle s'étendent une zone de cœur formant un noyau et une zone périphérique formant une enveloppe qui entoure ledit noyau, ledit noyau et ladite enveloppe présentant entre eux une liaison métallurgique, ledit noyau étant réalisé dans un premier matériau présentant au moins une matrice métallique et ladite enveloppe étant réalisée dans un deuxième matériau présentant au moins une matrice métallique.
Elle concerne plus précisément:
- une pièce mécanique réalisée avec deux parties formées d'un noyau réalisé dans un premier matériau présentant au moins une matrice métallique et d'une enveloppe réalisée dans un deuxième matériau présentant au moins une matrice métallique; et
- un procédé de fabrication qui permet l'obtention, par sa mise en oeuvre, de ladite pièce mécanique précitée.
En particulier, de manière non limitative, la présente invention concerne l'obtention d'une pièce mécanique pour laquelle la matrice métallique du premier matériau et/ou du deuxième matériau présente l'aluminium comme métal de base.
Dans une application préférée, mais non limitative, la présente invention concerne une pièce mécanique utilisée dans le secteur aéronautique, en particulier comme aube mobile ou fixe d'un compresseur, notamment basse pression, ou bien comme aube de soufflante (« fan ») de turboréacteur.
Toutefois, la présente invention n'est pas destinée à être limitée à la réalisation d'aubes ni à n'être appliquée seulement au secteur aéronautique : d'autres types de pièces mécaniques peuvent être envisagées, notamment dans les secteurs des machines-outils ou dans le secteur automobile, comme des carters, des tubes, des cylindres ou des pièces d'usure dans le domaine du freinage.
Spécifiquement, des pièces mécaniques de plus en plus légères et présentant de bonnes caractéristiques de résistance mécanique et de tenue en température sont requises, pour des applications de divers types. Ainsi, en particulier dans le domaine aéronautique, et plus précisément dans les turboréacteurs, sont recherchés des matériaux avec des caractéristiques de résistance mécanique et de tenue à la température optimales, notamment pour la fabrication des aubes fixes et/ou mobiles. A l'heure actuelle, les alliages de titane sont largement utilisés à cet effet, ce qui a notamment pour inconvénients des coûts important de matière première ainsi qu'un poids parfois encore considéré comme trop important.
Des solutions visant à la réalisation de pièces creuses en titane permettant d'alléger les structures sont aussi utilisées, ce qui engendre des techniques de fabrication relativement sophistiquées et coûteuses.
On peut se référer au document US 6 218 026 qui propose la réalisation d'une pièce mécanique hybride composée notamment de deux alliages différents de titane respectivement disposés à l'emplacement de parties interne et externe de la pièce. Selon ce document de l'art antérieur, la partie interne et la partie externe sont reliées entre elles par une liaison métallurgique obtenue par pressage isostatique à chaud.
En tout état de cause, on vise à obtenir une pièce mécanique dont le module d'élasticité est plus important dans la partie interne que dans la partie externe afin d'améliorer les propriétés mécaniques de la pièce sans altérer particulièrement sa densité.
Toutefois, l'intervention d'un alliage de titane est par ailleurs préjudiciable du point de vue de la masse de la pièce mécanique et du coût de matière première tandis que la technique de pressage isostatique à chaud est lourde à mettre en œuvre.
La présente invention a pour objectif de pallier les inconvénients de ces techniques de l'art antérieur en proposant une pièce mécanique et son procédé de fabrication à l'aide de techniques métallurgiques simples à mettre en oeuvre. Selon un de ses aspects, la présente invention concerne donc une pièce mécanique présentant une direction principale le long de laquelle s'étendent une zone de cœur formant un noyau et une zone périphérique formant une enveloppe qui entoure ledit noyau, ledit noyau et ladite enveloppe présentant entre eux une liaison métallurgique, ledit noyau étant réalisé dans un premier matériau présentant au moins une matrice métallique et ladite enveloppe étant réalisée dans un deuxième matériau présentant au moins une matrice métallique.
De façon caractéristique, lesdites matrices métalliques du premier et du deuxième matériaux présentent le même métal de base et l'un au moins parmi lesdits premier et deuxième matériaux est formé d'un composite à matrice métallique comprenant des éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique.
De cette manière, on comprend qu'il est possible d'obtenir une pièce présentant un noyau et une enveloppe entre lesquelles est formée une interface formée d'une liaison physico-chimique de très bonne qualité du fait de la similitude entre les premier et deuxième matériaux qui comportent le même métal de base.
Les caractéristiques de l'interface entre deux matériaux formant une pièce, que l'on peut donc qualifier de complexe, sont d'une grande importance, en particulier lorsque l'un au moins de ces matériaux est un composite à matrice métallique : l'identité entre le métal de base rentrant dans la composition des premier et deuxième matériaux est à cet égard d'une grande importance dans l'obtention d'un noyau et d'une enveloppe formant entre eux une liaison métallurgique présentant une grande résistance mécanique.
En outre, cet agencement permet, par la présence des éléments de renforcement, dans l'un au moins parmi le premier matériau et le deuxième matériau, d'améliorer les propriétés de résistance mécanique et, éventuellement de tenue en température, de la pièce dans la partie que l'on souhaite renforcer, tout en conservant globalement une densité similaire à celle de la matrice métallique.
On note incidemment que selon l'application envisagée pour la pièce mécanique, soit l'un seulement parmi le premier matériau (noyau) et le deuxième matériau (enveloppe), soit à la fois le premier matériau et le deuxième matériau (noyau et enveloppe), est (sont) constitué(s) d'un composite à matrice métallique comprenant des éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique.
Dans ce dernier cas, la composition du premier matériau est différente de celle du deuxième matériau, au moins en ce qui concerne la proportion des éléments de renforcement. Les dispositions suivantes sont de préférence adoptées, de manière indépendante ou combinée :
- ledit métal de base est l'aluminium ;
- lesdites matrices métalliques du premier et du deuxième matériaux sont respectivement formées d'un premier alliage et d'un deuxième alliage, ledit premier alliage et ledit deuxième alliage appartenant aux alliages à base d'aluminium des séries 2000, 5000, 6000 ou 7000 selon les normes ASTM ; de préférence, ledit premier alliage et ledit deuxième alliage appartiennent à la même série d'alliage à base d'aluminium parmi lesdites séries 2000, 5000, 6000 ou 7000 selon les normes ASTM, en particulier à la série 2000 ;
- éléments de renforcement sont des particules de carbure de silicium (SiC), d'alumine (AI2O ) ou de carbure métallique tel que carbure de tungstène, de bore ou de titane ; - lesdits éléments de renforcement représentent au plus 50% en poids de la composition dudit composite à matrice métallique ; de préférence, lesdits éléments de renforcement représentent entre 5 et 35%, de préférence entre 10 et 20%, et de préférence de l'ordre de 15% en poids de la composition dudit composite à matrice métallique ; - l'un parmi lesdits premier et deuxième matériaux est formé dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, l'autre parmi lesdits premier et deuxième matériaux étant formé seulement de ladite matrice métallique ; - ledit premier matériau est formé seulement de ladite matrice métallique qui comporte l'aluminium comme métal de base et ledit deuxième matériau est formé dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, ladite matrice métallique ayant l'aluminium comme métal de base et lesdits éléments de renforcement étant formés de particules de carbure de silicium (SiC) : ce choix préférentiel permet de bénéficier de la bonne tenue à l'érosion et à l'impact de l'AI/SiC et de sa rigidité plus importante ;
- lesdits premier et deuxième matériaux sont formés dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, lesdits éléments de renforcement représentant un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique différent dans ledit noyau et dans ladite enveloppe ;
- lesdits éléments de renforcement représentent un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique progressif dans ledit premier matériau et dans ledit deuxième matériau, depuis le centre dudit noyau vers la périphérie de ladite enveloppe ;
- ledit premier matériau présente, pour lesdits éléments de renforcement, un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique plus important que dans ledit deuxième matériau;
- ledit deuxième matériau présente, pour lesdits éléments de renforcement, un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique plus important que dans ledit premier matériau. Selon une application préférentielle, mais non limitative, de la pièce mécanique selon l'invention, on considère une aube constituée de ladite pièce mécanique.
Une telle aube peut appartenir à un compresseur, en particulier basse pression, que ce soit en tant qu'aube fixe ou en tant qu'aube mobile.
Egalement, une telle aube peut s'appliquer à la réalisation d'une soufflante de turboréacteur.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne le procédé de fabrication qui permet l'obtention, par sa mise en oeuvre, de ladite pièce mécanique précitée.
De manière générale, le procédé de fabrication selon la présente invention permet l'obtention d'une pièce mécanique, par la mise en œuvre des étapes suivantes : a) on réalise par compactage un demi-produit contenant un noyau et une enveloppe, ledit noyau et ladite enveloppe présentant entre eux une liaison métallurgique, ledit noyau étant réalisé dans un premier matériau présentant au moins une matrice métallique et ladite enveloppe étant réalisée dans un deuxième matériau présentant au moins une matrice métallique, lesdites matrices métalliques du premier et du deuxième matériaux présentant le même métal de base et en l'un au moins parmi lesdits premier et deuxième matériaux étant formé d'un composite à matrice métallique comprenant des éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, b) on réalise le forgeage du demi-produit pour obtenir une ébauche, et c) on usine ladite ébauche pour aboutir à un produit fini formant ladite pièce mécanique .
Concernant la réalisation de l'étape a), plusieurs solutions sont possible sans sortir du cadre de la présente invention.
Selon une première solution, ladite étape a) consiste à former conjointement le noyau et l'enveloppe par la technique de métallurgie des poudres. Selon cette technique, qui met en ouvre la compression d'une poudre dans une matrice, suivie d'un traitement thermique dit « frittage», il est ainsi possible d'obtenir une pièce métallique formant directement le demi-produit.
Cette première solution est en particulier bien adaptée à la situation dans laquelle on souhaite obtenir une pièce mécanique où lesdits éléments de renforcement représentent un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique progressif dans ledit premier matériau (noyau) et dans ledit deuxième matériau (enveloppe), depuis le centre dudit noyau vers la périphérie de ladite enveloppe, soit en diminuant depuis le centre, soit en augmentant depuis le centre, entre par exemple, un minimum de 0% à 10% et un maximum inférieur ou égale à 50% en poids.
Cette première solution ne se limite toutefois pas au cas de figure qui précède et il peut s'appliquer également aux deux cas mentionnés ci-après :
- lesdits premier et deuxième matériaux sont formés dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, lesdits éléments de renforcement représentant un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique différent dans ledit noyau et dans ladite enveloppe,
- l'un parmi lesdits premier et deuxième matériaux est formé dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, l'autre parmi lesdits premier et deuxième matériaux étant formé seulement de ladite matrice métallique. Selon une deuxième solution, ladite étape a) consiste à réaliser successivement les sous-étapes suivantes : al) former une tige s'étendant selon une direction longitudinale dans ledit premier matériau, ladite tige étant destinée à former ledit noyau placé au cœur de la pièce mécanique ; a2) former un manchon s'étendant selon une direction longitudinale dans ledit deuxième matériau, ledit manchon étant destinée à former l'enveloppe de la pièce mécanique en entourant ledit noyau ; a3) introduire la tige dans le manchon pour former un ensemble, et a4) passer à travers un orifice de section réduite ledit ensemble pour diminuer au moins une dimension dudit ensemble selon une direction perpendiculaire à ladite direction longitudinale et afin de créer une liaison métallurgique entre ladite tige et le dit manchon.
Cette deuxième solution est en particulier bien adaptée à la situation dans laquelle on souhaite obtenir une pièce mécanique où lesdits éléments de renforcement ne sont présents que dans l'un parmi lesdits premier et deuxième matériaux, l'autre parmi lesdits premier et deuxième matériaux étant formé seulement de ladite matrice métallique. On privilégie alors la réalisation de celui parmi le noyau (premier matériau) et l'enveloppe (deuxième matériau) qui comporte les éléments de renforcement par la technique de métallurgie des poudres.
La sous-étape a4) de la deuxième solution de l'étape a), consiste à effectuer, de préférence, un laminage ou un filage de l'ensemble, c'est-à-dire par passages successifs, en force et à chaud, entre des paires de cylindres de plus en plus rapprochés ou dans des filières de section de plus en plus petite.
D'une manière générale, cette étape a) utilise une technique réalisant le compactage, en particulier la mise sous pression entre le noyau et l'enveloppe, soit au moment de leur formation conjointe (première solution), soit au moment de leur formation initiale en tant que pièces séparées (deuxième solution), de manière à créer entre les matériaux les constituant une liaison de type métallurgique engendrant une bonne interface.
Il est entendu que cette liaison de type métallurgique forme un contact plus intime qu'une liaison mécanique, les premier et deuxième matériaux étant si proches que les forces inter-atomiques entrent en jeu. Une telle interface permettra à la pièce mécanique de résister de manière satisfaisante aux différentes contraintes auxquelles elle est soumise.
Concernant la réalisation de l'étape b) de forgeage, plusieurs solutions sont possible sans sortir du cadre de la présente invention. En effet, le forgeage consiste d'une manière générale en une opération métallurgique qui a pour objet de transformer les lingots en ébauches de forme déterminée par déformation d'un métal porté à une température où il est suffisamment malléable, la déformation étant obtenue soit par choc (pilon, mouton), soit par pression (presses avec matrice fermée) entre deux outils.
Selon une solution préférentielle, cette étape de forgeage consiste en un matriçage ou estampage. D'autres possibilités de forgeage peuvent également être utilisées seules, ou en combinaison avec le matriçage : forgeage sous presse , par pilon... En particulier, le procédé de fabrication selon la présente invention s'applique à un premier matériau qui est formé seulement de ladite matrice métallique qui comporte l'aluminium comme métal de base et à un deuxième matériau qui est formé dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, ladite matrice métallique ayant l'aluminium comme métal de base et lesdits éléments de renforcement étant formés de particules de carbure de silicium (SiC) : ce choix préférentiel permet de bénéficier d'une très bonne interaction entre un alliage d'aluminium et des particules de SiC, comme il est expliqué dans US 6 135 195, pour un matériau dont le prix est plus faible que celui du titane.
En outre, le choix de l'aluminium comme métal de base permet de bénéficier de ses bonnes propriétés d'allongement, notamment pour l'étape de forgeage et également, dans le cas de la deuxième solution de l'étape a), lors de l'étape a4) de passage dans un orifice de section plus réduite (laminage ou filage), ainsi que de sa bonne tenue à la corrosion. L'invention sera mieux comprise, et les caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de modes de réalisation de la pièce mécanique selon l'invention donnée ci- dessous à titre d'exemple. il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en section longitudinale partielle d'un turboréacteur double-flux montrant une soufflante et un accélérateur illustrant à titre d'exemple des applications possibles de la pièce mécanique selon la présente invention,
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'agencement permettant la réalisation de l'une des étapes du procédé de fabrication selon la présente invention selon l'une des solutions possibles,
- les figures 3 et 4 sont des vues en perspective d'aubes tronquées à leur extrémité radialement externe qui illustrent des applications possibles de la pièce mécanique selon la présente invention, et
- la figure 5 est une vue en perspective partielle avec coupe selon la direction longitudinale d'une autre aube pouvant former la pièce mécanique selon la présente invention.
Un exemple des applications possibles de la pièce mécanique selon la présente invention est représenté à la figure 1 sous la forme d'un turboréacteur double-flux 100.
Ce turboréacteur 100 comprend une structure conventionnelle qui comporte différents éléments disposés axialement autour de l'axe longitudinal 102, en communication de fluide entre eux, à savoir notamment une soufflante 104 et un accélérateur 106.
Il est entendu qu'un tel turboréacteur comprend les autres éléments conventionnels d'une telle structure, à savoir un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression, ces différents éléments supplémentaires n'étant pas représentés pour des raisons de clarté.
La soufflante 104 et l'accélérateur 106 sont menés en rotation par la turbine basse pression grâce à l'axe de rotor 108. La soufflante 104 comprend une série d'aubes 110 s'étendant radialement qui sont montées sur un disque annulaire 112 : une seule de ces aubes apparaît sur la figure 1. Il est entendu que le disque 112 et les aubes 110 sont montés en rotation autour de l'axe 102 du moteur 100. Le moteur 100 comporte en outre un carter de soufflante 114. L'accélérateur 106 comprend plusieurs séries d'aubes mobiles 116 en rotation montées sur un disque 118 et entre lesquelles sont montées des séries d'aubes fixes 120.
La présente invention concerne l'obtention d'une pièce mécanique pouvant constituer en particulier chacune des aubes 110 de la soufflante 104 et/ou chacune des aubes mobiles 116 et/ou des aubes fixes 120 de l'accélérateur 106.
Egalement, la pièce mécanique selon la présente invention peut également constituer les aubes fixes et/ou mobiles d'autres éléments d'un turboréacteur, identique ou différent de celui illustré sur la figure 1, tel qu'un compresseur, en particulier un compresseur basse pression.
Comme il a été mentionné précédemment, il convient de rappeler que la pièce mécanique selon la présente invention peut également trouver application dans d'autres domaines que celui de l'aéronautique pour la formation d'éléments structurels devant résister mécaniquement tout en présentant une structure relativement légère.
Un exemple de réalisation du procédé de fabrication selon la présente invention permettant l'obtention des aubes mentionnées précédemment va maintenant être décrit. Dans cet exemple de réalisation non limitatif, on considère la réalisation d'une aube composé d'un noyau réalisé dans un premier matériau formé d'un alliage à base d'aluminium et d'une enveloppe réalisée dans un deuxième matériau formé d'un composite à matrice métallique dans lequel la matrice métallique est un alliage à base d'aluminium et les éléments de renforcement sont des particules de carbure de silicium (SiC).
Dans ce cas, est tout d'abord formée une tige 10 en aluminium par les techniques classiques de fabrication des alliages en aluminium.
Est également fabriqué un manchon 20 réalisé dans le deuxième matériau précité formant un composé à matrice métallique qui peut être obtenu par la technique de métallurgie des poudres.
La prochaine étape consiste à introduire la tige 10 à l'intérieur du manchon 20 afin de former un ensemble 30 : il est clair qu'à ce stade il existe un jeu, voire un espace entre la surface extérieure de la tige 10 et la surface intérieure de la paroi du manchon 20. Afin de solidariser entre eux la tige 10 et le manchon 20 de l'ensemble 30, tout en réalisant une bonne interface entre ces deux éléments, on choisit d'effectuer un filage qui est représenté sur la figure 2.
Sur cette figure 2, l'ensemble 30 apparaît comme étant introduit dans l'entrée 40 d'une filière 42. Cette entrée 40 présente une forme de tronc de cône avec un angle au centre α formant l'angle de réduction. Cette entrée 40 présente un diamètre amont supérieur au diamètre extérieur du manchon 20, tandis que le diamètre aval de l'entrée 40 présente un diamètre inférieur au diamètre de la tige 10. En conséquence, l'ensemble 30 est, lors du passage en force et à chaud au niveau de l'entrée 40 de la filière 42, réduit en section par allongement, une interface étant créée entre la tige 10 et le manchon 20 qui forment conjointement de cette manière un demi-produit complexe 32 à la sortie 44 de la filière 42. II est entendu que l'étape de filage illustrée sur la figure 2 peut comporter plusieurs passages successifs dans des filières présentant des diamètres de plus en plus petits.
Dans l'exemple de réalisation illustré, l'angle de réduction a est égal à 30°, cet angle de réduction pouvant varier d'une manière générale entre 1° et 45° et de préférence entre 5 et 35°.
De cette manière, on obtient une réduction de section entre l'ensemble 30 et le demi-produit complexe 32 de l'ordre de 10 à 70 % et, de préférence, entre 20 et 60 %.
On peut relever que cette technique de filage, notamment lorsqu'elle est effectuée par le passage successif dans des filières en série, permet, par la pression exercée entre les surfaces en contact par friction, une bonne cohésion entre les matériaux constituant le noyau et l'enveloppe.
Cet exemple de réalisation a été réalisé avec une tige 10 présentant un diamètre de 30 mm réalisée dans un alliage d'aluminium de série 2024 T4, tandis que le manchon 20 présentait un diamètre extérieur de 70 mm et un diamètre intérieur de 40 mm en étant réalisé dans un deuxième matériau formant un composite à matrice métallique, la matrice métallique étant un alliage d'aluminium de série 2024 T4 et l'élément de renforcement étant composé de particules de carbure de silicium d'une taille moyenne de 5 μm à hauteur de 15 % en poids. Un tel filage peut être effectué à température ambiante ou bien à chaud, en particulier avec une température de l'ordre de 400°C.
Après le filage, l'étape ultérieure de l'exemple de réalisation décrit de manière détaillée consiste à effectuer un forgeage par matriçage en vue de donner la forme quasi-définitive de l'aube.
Ce matriçage est réalisé par des étapes successives dans des matrices tendant progressivement à présenter la forme définitive de l'aube dans des conditions de pression et de température adaptées aux matériaux pour maintenir une bonne interface et une bonne adhésion entre le noyau et l'enveloppe : une température de l'ordre de 430°C et une pression de l'ordre de 100 MPa ont notamment été utilisées.
A l'issue de ces étapes de forgeage par matriçage du demi- produit 32, on obtient une ébauche (non représentée) qui est ensuite usinée pour aboutir à un produit fini formant la pièce mécanique selon l'invention, en particulier une aube telle que celles qui sont représentées sur les figures 3 à 5.
Sur ces figures, l'aube 50 qui est représentée conformément à différentes formes comporte un noyau 52 réalisé dans le premier matériau constituant initialement la tige 10, tandis que l'enveloppe 54 entourant le noyau 52 est réalisée dans le deuxième matériau formant initialement le manchon 20 de l'ensemble 30 de la figure 2.
Comme on peut le voir sur les parties en coupe transversale des figures 3 et 4 ainsi que sur la zone en coupe longitudinale de la figure 5, l'aube 50 présente une régularité de répartition du premier matériau et du deuxième matériau entre le noyau 52 et l'enveloppe 54.
Ce résultat très satisfaisant est obtenu, contre toute attente, par des techniques relativement simples à mettre en oeuvre, ce qui génère des propriétés mécaniques homogènes, notamment dans les différentes parties du voile 50a de l'aube, ainsi qu'une continuité entre les propriétés mécaniques de l'aube entre la voile 50a et le pied 50b de l'aube (voir figure 5).
Dans cet exemple de réalisation, on comprend qu'on a placé l'alliage en aluminium dans la partie centrale de l'aube, ce qui permet de bénéficier des propriétés de flexion de l'aluminium alors qu'en surface, le composite à matrice métallique Al/SiC permet une plus grande rigidité et une meilleure tenue à l'impact et à l'érosion. Il est bien entendu que, selon l'application à laquelle est destinée la pièce mécanique obtenue selon la présente invention, notamment de la partie requérant la rigidité la plus importante, on peut choisir de placer le composite à matrice métallique Al/SiC dans le noyau (au coeur de la pièce mécanique) ou bien dans l'enveloppe (en surface de la pièce mécanique).
La présente invention n'est pas limitée à l'utilisation d'éléments de renforcement sous la forme de particules de carbure de silicium, des particules d'alumine (AI2O3) ou des carbures métalliques, tels que le carbure de tungstène, le carbure de tungstène, le carbure de bore ou le carbure de titane, pouvant également être utilisés.
Egalement, comme il a été exposé dans la partie d'introduction, la présente invention s'applique également à la réalisation d'une pièce mécanique réalisée entièrement en un composite à matrice métallique, lequel présente une composition progressive en éléments de renforcement depuis le centre du noyau vers la périphérie de l'enveloppe.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pièce mécanique (50, 110) présentant une direction principale le long de laquelle s'étendent une zone de cœur formant un noyau (52) et une zone périphérique formant une enveloppe (54) qui entoure ledit noyau (52), ledit noyau (52) et ladite enveloppe (54) présentant entre eux une liaison métallurgique, ledit noyau (52) étant réalisé dans un premier matériau présentant au moins une matrice métallique et ladite enveloppe (54) étant réalisée dans un deuxième matériau présentant au moins une matrice métallique, caractérisée en ce que lesdites matrices métalliques du premier et du deuxième matériaux présentent le même métal de base et en ce que l'un au moins parmi lesdits premier et deuxième matériaux est formé d'un composite à matrice métallique comprenant des éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique.
2. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit métal de base est l'aluminium.
3. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites matrices métalliques du premier et du deuxième matériaux sont respectivement formées d'un premier alliage et d'un deuxième alliage, ledit premier alliage et ledit deuxième alliage appartenant aux alliages à base d'aluminium des séries 2000, 5000, 6000 ou 7000 selon les normes ASTM.
4. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit premier alliage et ledit deuxième alliage appartiennent à la même série d'alliage à base d'aluminium parmi lesdites séries 2000, 5000, 6000 ou 7000 selon les normes ASTM, en particulier à la série 2000.
5. Pièce mécanique (50, 110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits éléments de renforcement sont des particules de carbure de silicium (SiC), d'alumine (AI2O3) ou de carbure métallique tel que carbure de tungstène, de bore ou de titane.
6. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits éléments de renforcement représentent au 15
plus 50% en poids de la composition dudit composite à matrice métallique.
7.. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits éléments de renforcement représentent entre 5 et 35%, de préférence entre 10 et 20%, et de préférence de l'ordre de 15% en poids de la composition dudit composite à matrice métallique.
8. Pièce mécanique (50, 110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'un parmi lesdits premier et deuxième matériaux est formé dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, l'autre parmi lesdits premier et deuxième matériaux étant formé seulement de ladite matrice métallique.
9. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit premier matériau est formé seulement de ladite matrice métallique qui comporte l'aluminium comme métal de base et en ce que ledit deuxième matériau est formé dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, ladite matrice métallique ayant l'aluminium comme métal de base et lesdits éléments de renforcement étant formés de particules de carbure de silicium (SiC).
10. Pièce mécanique (50, 110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits premier et deuxième matériaux sont formés dudit composite à matrice métallique comprenant lesdits éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, lesdits éléments de renforcement représentant un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique différent dans ledit noyau (52) et dans ladite enveloppe (54).
11. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 10, caractérisée en ce que lesdits éléments de renforcement représentent un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique progressif dans ledit premier matériau et dans ledit deuxième matériau, depuis le centre dudit noyau (52) vers la périphérie de ladite enveloppe (54).
12. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que ledit premier matériau présente, pour lesdits éléments de renforcement, un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique plus important que dans ledit deuxième matériau.
13. Pièce mécanique (50, 110) selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que ledit deuxième matériau présente, pour lesdits éléments de renforcement, un pourcentage en poids de la composition dudit composite à matrice métallique plus important que dans ledit premier matériau.
14. Aube (50, 110) constituée d'une pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
15. Compresseur basse pression comprenant des aubes fixes et/ou mobiles selon la revendication 14.
16. Soufflante (104) de turboréacteur comprenant des aubes (110) selon la revendication 14.
17. Procédé de fabrication d'une pièce mécanique (50, 110) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte successivement les étapes suivantes : a) on réalise par compactage un demi-produit contenant un noyau (52) et une enveloppe (54), ledit noyau (52) et ladite enveloppe (54) présentant entre eux une liaison métallurgique, ledit noyau (52) étant réalisé dans un premier matériau présentant au moins une matrice métallique et ladite enveloppe (54) étant réalisée dans un deuxième matériau présentant au moins une matrice métallique, lesdites matrices métalliques du premier et du deuxième matériaux présentant le même métal de base et l'un au moins parmi lesdits premier et deuxième matériaux étant formé d'un composite à matrice métallique comprenant des éléments de renforcement dispersés dans ladite matrice métallique, b) on réalise le forgeage du demi-produit pour obtenir une ébauche, et c) on usine ladite ébauche pour aboutir à un produit fini formant ladite pièce mécanique .
18. Procédé de fabrication selon la revendication 17 en vue de l'obtention d'une pièce mécanique selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite étape a) consiste à former conjointement le noyau (52) et l'enveloppe (54) par la technique de métallurgie des poudres.
19. Procédé de fabrication selon la revendication 17 en vue de l'obtention d'une pièce mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite étape a) consiste à réaliser successivement les sous-étapes suivantes : al) former une tige (10) s'étendant selon une direction longitudinale dans ledit premier matériau, ladite tige (10) étant destinée à former ledit noyau (52) placé au cœur de la pièce mécanique ; a2) former un manchon (20) s'étendant selon une direction longitudinale dans ledit deuxième matériau, ledit manchon (20) étant destinée à former l'enveloppe (54) de la pièce mécanique en entourant ledit noyau (52) ; a3) introduire la tige (10) dans le manchon (20) pour former un ensemble (30), et a4) passer à travers un orifice de section réduite ledit ensemble (30) pour diminuer au moins une dimension dudit ensemble selon une direction perpendiculaire à ladite direction longitudinale et afin de créer une liaison métallurgique entre ladite tige (10) et le dit manchon (20).
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que ladite sous-étape a4) consister à effectuer un laminage ou un filage.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que ladite étape b) consister à effectuer un matriçage.
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