Contribution au développement de barrières thermiques pour la propulsion spatiale par projection plasma d'intrants liquides

Contribution to thermal barrier coating development for space propulsion by liquid feedstock plasma spraying

• Auteur / Autrice : Aurélien Joulia
• Direction : Sylvie Rossignol, Michel Vardelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux Céramiques et Traitements de Surface
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ghislaine Bertrand, Jean-Marc Heintz, Pierre Fauchais, Eric Lafontaine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ghislaine Bertrand, Jean-Marc Heintz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Projection au plasma

Hydrogène

Mots clés libres

Zirconates

Pyrochlores

Barrières thermiques

Résumé

Ce travail de recherche consiste à élaborer des revêtements type barrières thermiques à base de zircone yttriée et d’oxyde de terres par projection plasma d’arc de suspensions (SPS) ou de solution (SPPS) pour la propulsion spatiale. Pour ce faire, les matériaux de type A₂B₂O₇ (A=La, Gd et B=Ce, Zr) ont été synthétisés par chimie douce. Parallèlement, les paramètres opératoires de projection thermique d’intrants liquides ont été optimisés afin d’obtenir des dépôts présentant une microstructure homogène et sans fissuration. Cette optimisation a été effectuée en reliant la microstructure des dépôts avec les propriétés et la nature des intrants liquides, les paramètres de projection, les fluctuations de la tension d’arc et l’état de surface des substrats. Enfin , la caractérisation structurale des revêtements à base de zircone yttriée a révélé que la cohésion et la rigidité des dépôts SPS étaient supérieures à celles d’un dépôt réalisé par projection plasma conventionnelle dans nos conditions expérimentales.

This study consists in manufacturing thermal barrier coatings for space propulsion by suspension or solution precursor plasma spraying (SPS and SPPS, respectively). These coatings are based on yttria zirconia and rare earth oxides. To achieve this, A₂B₂O₇ (A=La, Gd et B=Ce, Zr) compounds are synthesized by soft chemistry, while the operating parameters of the plasma spray process have been optimized to produce homogeneous microstructure coatings without cracks. Process optimization has been carried out by relating the coating microstructure with the following parameters: properties and nature of the liquid feedstock, spraying conditions, arc root fluctuations and substrate surface roughness. The structural characterizations of the yttria zirconia coatings realized by conventional plasma spraying within our experimental conditions.