Renforcement et fonctionnalisation de barrières thermiques aéronautiques élaborées par voie sol-gel : comportement en oxydation cyclique et diagnostic thermique

Reinforcement and functionalisation of aeronautical thermal barrier coating synthesized by sol-gel route : performance in cyclic oxidation and thermal diagnosis

• Auteur / Autrice : Lisa Pin
• Direction : Philippe Lours, Florence Ansart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sol-gel, Procédé

Résistance des matériaux

Oxydation

Mots clés libres

Sol-gel

Zircone Yttriée

Oxydation Cyclique

Thermométrie par Phosphorescence

Frittage

Barrière Thermique

Résumé

Les principaux objectifs de cette thèse sont d'une part d'améliorer la tenue en oxydation cyclique des barrières thermiques élaborées par la voie sol-gel (BTSG) et d'autre part de réaliser des diagnostics thermiques afin d'évaluer les températures opérant dans de tels systèmes. Tout d'abord, l'identification des mécanismes d'endommagement en oxydation cyclique de BTSG a été réalisée. Ainsi, la dégradation des BTSG est initiée par la création d'un réseau de microfissures, qui se développe pour mener à l'écaillage localisé de cellules de revêtement. A partir de ces résultats, des voies d'optimisation du protocole d'élaboration des BTSG ont été proposées : l'étude du frittage sur la pré-fissuration des revêtements, ainsi que le renfort du revêtement par le colmatage des fissures. Pour évaluer les performances de ces BTSG renforcées en termes de durée de vie, elles ont ensuite été testées en oxydation cyclique. Par ailleurs, le pronostic de la durée de vie de ses systèmes nécessite une connaissance précise de la température dans l'épaisseur du revêtement. Ainsi, la méthode de thermométrie par phosphorescence a été utilisée sur des BTSG, montrant les possibilités de la technique pour de tels systèmes.

The main objectives of this PhD work are on the one hand to improve the performance in cyclic oxidation of thermal barrier coating synthesized by sol-gel route (BTSG) and on the other hand to realize thermal diagnosis to evaluate the temperature used in these systems. Firstly, the identification of damage mechanisms in cyclic oxidation of BTSG has been realized. Thus, the BTSG degradation is initiated by the creation of micro-cracks network, which develops to lead to localised spallation of coating cells. From these results, optimisation route of BTSG elaboration process has been proposed : sintering study on the coating pre-cracking and the coating reinforcement with the filling oft the cracks. To evaluate the efficiency of this reinforced BTSG, in lifetime terms, they are tested in cyclic oxidation. Furthermore, the lifetime prediction of these systems require an accurate knowledge of temperature in the thickness of the coating. Thus, the phosphor thermometry method has been used on BTSG, showing the technique possibilities for these systems.