Etude expérimentale et théorique de l'émission infrarouge de céramiques à haute température : application aux barrières thermiques

par Lucile Robin Carillon

Thèse de doctorat en Énergétique et thermique

Sous la direction de Martin Raynaud.

Soutenue en 2007

à Lyon, INSA .

mots clés

• Matériaux céramiques
• Hautes températures
• Transfert de chaleur
• Rayonnement infrarouge

Résumé

Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’étude des transferts dans les matériaux céramiques élaborés par projection plasma qui constituent les revêtements de barrières thermiques. Il s’agit plus particulièrement de caractériser le comportement émissif de ces matériaux dans des conditions proches de celles auxquelles sont soumises les barrières thermiques. Ces dernières se caractérisent par l’application d’un flux thermique instationnaire important sur une face, générant d’un champ de température non uniforme dans le dépôt. Les difficultés principales de ce travail sont liées au caractère semi-transparent des matériaux et à leur structure poreuse complexe. Dans l’objectif de caractériser le comportement émissif des céramiques, deux approches : l’une expérimentale et l’autre numérique ont été développées. Les résultats en termes d’émission infrarouge de deux échantillons d’alumine et de zircone yttriée projetés plasma sont présentés.

Titre traduit

Experimental and theoretical study of the infrared emission of ceramics at high temperature

Résumé

This work consists in studying the beat transfer in plasma sprayed ceramics (mainly Alumina and Yttria stabilized Zirconia) that are the constitutive materials ofthermal barrier coatings. It more precisely aims at characterizing the radiative emission of such materials in conditions similar to the ones that thermal barriers are submitted to. These latter are characterized by a large transient beat flux applied on one side thus generating a non uniform temperature field across the thickness of the material. The main difficulties of this work arise from the semi-transparency of such material as weil as from their complex porous structure. In order to characterize the ceramic emission behavior, two approaches have been developed, one experimental and one numerical. Results of infrared emission are presented for two samples : alumina and yttria stabilized zirconia obtained by plasma spraying.