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Pujol, Guillaume. Elaboration par voie sol-gel de nouvelles barrières thermiques architecturées présentant des propriétés contre l'infiltration des oxydes CMAS (Ca, Mg, Al, Si) - Etude de la réparabilité de systèmes endommagés

Pujol, Guillaume (2014). Elaboration par voie sol-gel de nouvelles barrières thermiques architecturées présentant des propriétés contre l'infiltration des oxydes CMAS (Ca, Mg, Al, Si) - Etude de la réparabilité de systèmes endommagés.

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Résumé en francais

Le développement des systèmes " barrière thermique " (BT) a permis d'accroître la température de fonctionnement des turbomachines, contribuant ainsi à l'augmentation des performances de ces dernières. Néanmoins, ce gain a été contrebalancé par l'apparition de phénomènes de corrosion par des contaminants environnementaux de type CMAS (Calcium, Magnésium, Aluminium et Silicium). L'évaluation de la dégradation des BT et la mise en place de solutions de protection font l'objet du premier axe de recherche présenté dans ce manuscrit. L'interaction entre un CMAS modèle et la zircone yttriée a tout d'abord été étudiée afin de mieux appréhender les phénomènes qui la gouvernent. Par la suite, des matériaux " anti-CMAS " ont été synthétisés par voie sol-gel et leur comportement vis-à-vis du composé silicaté a été évalué. Un effort particulier a été porté sur l'étude de l'oxyde d'yttrium Y2O3. En effet, il a été montré au cours de ces travaux que ce matériau présente une cinétique d'interaction rapide avec le CMAS et conduit à la formation de phases secondaires de type apatite. De plus, il a été mis en évidence que l'élaboration d'une couche sacrificielle à base d'yttrine à la surface d'une BT élaborée par EBPVD, favorise le piégeage des CMAS et permet ainsi d'atténuer la dégradation microstructurale de la barrière thermique sous-jacente. Le second volet de ces travaux de thèse avait quant à lui pour objectif de développer une méthode de réparation locale de barrières thermiques EBPVD endommagées. La technique de dépôt par électrophorèse a été proposée car elle présente l'avantage de pouvoir déposer sélectivement de la matière dans les zones où le revêtement céramique a été dégradé. A l'issue d'une étude paramétrique, les conditions opératoires optimisées ont été appliquées sur des pièces présentant des défauts calibrés. Les résultats obtenus ont mis en évidence la forte potentialité de ce procédé pour répondre à cette problématique. Les dépôts électrophorétiques de zircone yttriée permettent en effet de restaurer la couche céramique dans les zones endommagées sans qu'il n'ait été préalablement nécessaire d'éliminer la barrière thermique EBPVD. Les revêtements mis en forme sont homogènes et uniformes en termes d'épaisseur et de microstructure. A la lumière de ces résultats, il est donc possible d'envisager l'utilisation de l'électrophorèse pour prolonger la durée de vie de pièces partiellement détériorées, mais également pour l'élaboration de barrières thermiques sur pièces complexes.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Ansart, Florence
Bonino, Jean-Pierre
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Barrière thermique - Dégradation - Sol-gel - Réparation - Revêtement - Electrophorèse - CMAS
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :30 May 2018 14:04