Synthèse d'oxydes par plasma : mise au point d'un réacteur plasma pour les tests de résistance aux CMAS : application à l'élaboration et la protection des barrières thermiques dans les turbines d'aéronefs

Synthesis of oxides by plasma : development of a plasma reactor for testing the resistance against CMAS : application to the elaboration and protection of thermal barriers in aeronautical turbines

• Auteur / Autrice : Cyril Fourmond
• Direction : Daniel Morvan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et Technologies Avancées
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Basses pressions

Technique des plasmas

Tuyères

Échauffement aérodynamique

Résumé

Lors de cette thèse nous nous sommes fixés deux objectifs. Le premier était de réaliser des dépôts d’YpSZ pour l’application barrière thermique. Pour cela nous avons utilisé un réacteur plasma basse pression horizontal développé au LGPPTS équipé d’un injecteur pneumatique utilisant des précurseurs nitrés dissous en solution aqueuse. Ce nouveau procédé est intéressant car grâce à des conditions thermiques douces il permet d’obtenir après un recuit des nano pores dans les dépôts. Ces nano pores permettent de réduire la diffusivité thermique. Ainsi nous avons étudié en détails ce procédé et réalisé deux simulations de celui-ci : une première sous COMSOL pour obtenir des informations sur les gaz et une seconde sous SCILAB pour obtenir des informations sur les gouttelettes de précurseurs nitrés. Ainsi grâce à l’étude paramétrique du réacteur, nous avons réalisé des dépôts d’YpSZ épais (100µm) présentant une porosité totale de 50%. Le second objectif était de protéger la barrière thermique des dégradations induites par l’attaque des CMAS. Nous avons choisi de la recouvrir d’une couche de Gd2Zr2O7 car cet oxyde possède la capacité de réagir avec les CMAS et ainsi stopper leur infiltration dans la barrière thermique. Pour réaliser les dépôts de Gd2Zr2O7, nous avons utilisé un réacteur plasma basse pression vertical équipé d’un nébuliseur. Grace à ce procédé nous avons été en mesure de déposer des couches de type YpSZ/Gd2Zr2O7 dégradé en concentration. En parallèle, nous avons aussi adapté un procédé de plasma thermique équipé d’un injecteur de poudre pour avoir à disposition une installation expérimentale de simulation d’attaque des CMAS sur les barrières thermiques