Modélisation et diagnostic de barrières thermiques sous chargement thermique cyclique

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux céramiques, éléments finis (méthode), revêtements de surface, émission acoustique, stabilité thermique, barrières thermiques

Mots-clés

Dépôt par laser pulséZircone -- Thèses et écrits académiques,

AlumineAlumine -- Thèses et écrits académiques,

éléments finis, Méthode des - Thèses et écrits académiques,

Projection au plasmaProjection au plasma -- Thèses et écrits académiques,

émission acoustique - Thèses et écrits académiques

Les revêtements céramiques sont fréquemment employés comme couche de protection des matériaux de structure dans de nombreuses applications mécaniques, thermiques et/ou chimiques. Ce sont leurs propriétés spécifiques de dureté, de résistance passive à l'agression chimique ainsi que leur basse conductivité thermique qui les prédisposent à ces applications. En retour ces propriétés spécifiques se payent par une tenue aux chocs mécaniques et thermiques relativement faible. Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude des dégradations des revêtements céramiques oxydes du type de barrière thermique (Thermal Barrier Coating, TBC) lorsqu'il subissent des chocs thermiques cycliques. Un modèle mathématique a été développé à cet effet à l'aide du code de calcul Cast3M permettant de résoudre les équations aux dérivées partielles par la méthode des éléments finis. L'analyse numérique a permis de calculer les champs de températures et de contraintes au travers des dépôts lors du refroidissement transitoire post déposition, et lors des chocs thermiques. Les résultats du modèle sont couplés à une analyse temporelle et fréquentielle du comportement acoustique des dépôts occasionné par la dégradation de la couche de céramique dans les conditions réelles du cyclage thermique. Ainsi, il a été possible d'associer un paramètre d'endommagement, R1, à un comportement acoustique des échantillons pour en tirer une procédure d'estimation de la durée de vie des barrières thermiques.