Des revêtements protecteurs fiables pour des environnements soumis à des conditions rigoureuses
Des systèmes de protection thermique basés sur des revêtements d'oxyde sont utilisés de manière intensive dans les turbines à gaz pour la propulsion des avions et la génération d'énergie thermique. Les avantages de ces revêtements résident dans leur capacité à inhiber la dégradation du composant en superalliage structurel sous-jacent en créant un gradient thermique. Pour répondre aux nouvelles exigences en matière de réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2), les chercheurs ont appliqué des revêtements résistants à la température à des composants refroidis au niveau interne afin d'améliorer les rendements thermiques des turbines à gaz. Une équipe de chercheurs de l'université de Californie a travaillé avec ses homologues européens dans le cadre du projet HIPERCOAT afin d'étudier les mécanismes gouvernant la stabilité et la fiabilité des revêtements de barrière thermique (TBC, Thermal barrier coating). Ces systèmes sont métastables par nature et leur durabilité est limitée en raison de leur sensibilité à l'érosion due aux impacts séquentiels de petites particules. La résistance à la déformation plastique a été étudiée à l'aide d'une nouvelle sonde d'impression conçue pour les TBC et dotée de microstructures basaltiques créées par des techniques de dépôt physique en phase vapeur par faisceau d'électrons. En vue de tester l'indentation sphérique, le revêtement échantillon a été déposé sur un substrat d'alumine rigide et inséré dans un système de chargement servo-hydraulique haute température. L'utilité des informations expérimentales dépendait d'une procédure numérique de déconvolution de différents aspects de la réponse au stress aux mesures de déplacement des charges. La technique de modélisation met en évidence l'étendue de la déformation plastique et de la densification, ainsi que les distorsions de colonnes dues à l'impression. L'expression de propriétés constitutives fondamentales telles que le contact et la friction interbasaltique fournit en outre des outils essentiels pour l'estimation des hétérogénéités au niveau de la déformation observées lors des expériences. Si les efforts initiaux ont porté sur les revêtements de barrière thermique, les résultats devraient néanmoins être applicables à un éventail plus large de systèmes dont l'intégrité structurelle doit être conservée dans des conditions environnementales rigoureuses.
