Thèse soutenue

Elaboration, vieillissement et endommagement de barrières thermiques de forte épaisseur pour turbomoteur
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Auteur / Autrice : Pierre Planques
Direction : Bernard ViguierVanessa Vidal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et Génie des Matériaux
Date : Soutenance le 18/09/2018
Etablissement(s) : Toulouse, INPT
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux (Toulouse ; 1999-....)
Jury : Président / Présidente : Alain Couret
Examinateurs / Examinatrices : Bernard Viguier, Vanessa Vidal, Alain Couret, John Rayment Nicholls, Fernando Pedraza Diaz, Michel Vardelle
Rapporteurs / Rapporteuses : John Rayment Nicholls, Fernando Pedraza Diaz

Mots clés

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Résumé

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Les barrières thermiques (BT) élaborées par projection plasma sous air (APS) sont utilisées par l’industrie aéronautique pour protéger les pièces fixes des parties chaudes des turbines à gaz. Les BT consistent en un système bicouche composé d'une couche de liaison NiCrAlY de 200 µm d'épaisseur et d’un revêtement céramique de ZrO2-8%Y2O3 (YSZ) de 1 mm d'épaisseur, déposés sur le substrat métallique à protéger. Les principaux objectifs de cette thèse sont d’une part de comparer la tenue en oxydation cyclique de deux microstructures de barrières thermiques élaborées par APS et d’autre part de caractériser le comportement mécanique de celles-ci, afin de comprendre et de modéliser les mécanismes d’endommagement de ces dépôts afin d’en améliorer la conception. Tout d’abord, l’élaboration par projection plasma des différentes BT a été réalisée. Pour évaluer les performances de ces BT en termes de durée de vie et identifier les mécanismes d’endommagement, elles ont ensuite été testées en oxydation cyclique sous gradient, pour reproduire les conditions réelles d’utilisation en service. Ensuite une caractérisation exhaustive des propriétés physiques et mécaniques des différents matériaux a été menée. Ainsi, les - substrat seul, sous-couche NiCrAlY, les deux revêtements de YSZ à microstructures différents et les deux systèmes BT complets - ont été testés en flexion 3 points (F3P) et en flexion biaxiale Small Punch Test (SPT). A partir des propriétés obtenues et de ces résultats, des modélisations éléments finis ont été proposées : les modes d’endommagement observés pendant les essais de F3P et SPT ont été reproduits. La compréhension de des phénomènes d'endommagement et la prédiction de la durée de vie des BT sont des enjeux majeurs pour les motoristes qui souhaitent élaborer un modèle pertinent de durée de vie.