ENDOMMAGEMENT SOUS SOLLICITATIONS THERMIQUES ET MECANIQUES, D'UNE BARRIERE THERMIQUE ET D'UN ALUMINIURE DE NICKEL, DEPOSES SUR UN SUPERALLIAGE MONOCRISTALLIN PDF Download
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LES BARRIERES THERMIQUES SONT DESTINEES A PROTEGER LES AUBES DE TURBINE DU MOTEUR SNECMA-M88. UNE SOUS-COUCHE ANTIOXYDANTE (NIAL-PT) LIE LE SUBSTRAT A UNE COUCHE DE CERAMIQUE (ZRO 2-7% Y 2O 3 EBPVD). LA RHEOLOGIE DE NIAL-PT A ETE ETUDIEE DANS LES DOMAINES FRAGILE ET VISCOPLASTIQUE ET UN CRITERE DE FISSURATION EN FATIGUE A ETE ETABLI ET APPLIQUE A LA FATIGUE THERMIQUE. L'ETUDE DE LA BARRIERE THERMIQUE COMPLETE S'INTERESSE A SA RESISTANCE INTERFACIALE APRES UNE PREOXYDATION A 1100\C, A SA TENUE EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE ISOTHERME A 1100\C ET EN FATIGUE ANISOTHERME ENTRE 100\C ET 1100\C. UNE PREOXYDATION A 1100\C D'EPROUVETTES ADAPTEES, SUIVIE D'UNE TRACTION MONOTONE A TEMPERATURE AMBIANTE, INDUISENT UN DELAMINAGE COHESIF A L'INTERFACE SOUS-COUCHE/ALUMINE, QUI EST AFFECTE PAR UNE CAVITATION. L'ECAILLAGE DES DEUX OXYDES (ALUMINE ET ZIRCONE) PEUT ENSUIVRE SURVENIR. LE DELAMINAGE EST AUSSI ETUDIE LOCALEMENT PAR DES ESSAIS D'INDENTATION INTERFACIALE. LA FATIGUE OLIGOCYCLIQUE ISOTHERME A 1100\C, CONDUITES AVEC DIFFERENTS TYPES DE CHARGEMENT, MONTRENT UNE FISSURATION TRANSVERSE DE LA SOUS-COUCHE. LE DELAMINAGE QUI AFFECTE PARFOIS L'INTERFACE ALUMINE/SOUS-COUCHE EST LIE A LA CAVITATION. LA SOLLICITATION ANISOTHERME PRODUIT UNE MULTIFISSURATION AU DEBUT DE L'ESSAI ET UNE CAVITATION INCLUSE DANS L'ALUMINE. IL EN RESULTE UN DELAMINAGE ADHESIF LOCALISE PRES DE L'INTERFACE ALUMINE/ZIRCONE. L'ETAT DE CONTRAINTE D'ORIGINES THERMIQUE, MECANIQUE ET RESULTANT DE LA CROISSANCE DE L'ALUMINE, AINSI QUE LES DISTRIBUTIONS D'EPAISSEURS D'ALUMINE ET DE TAILLES DE CAVITES INTERFACIALES ONT ETE QUANTIFIEES. CES DEUX DERNIERS PARAMETRES ONT ETE CORRELES A LA COURBURE DU SUBSTRAT EN CONDITIONS ISOTHERMES. UNE MODELISATION DONNE UNE ESTIMATION DE L'ENERGIE DE RUPTURE INTERFACIALE. EN CONDITIONS ANISOTHERMES, LA CINETIQUE D'OXYDATION NE PEUT PLUS ETRE RELIE A LA SEULE COURBURE DU SUBSTRAT. UN MODELE BASE SUR DES REINITIALISATIONS DE LA CINETIQUE ISOTHERME DECRIT BIEN L'EXPERIENCE.
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LES BARRIERES THERMIQUES SONT DESTINEES A PROTEGER LES AUBES DE TURBINE DU MOTEUR SNECMA-M88. UNE SOUS-COUCHE ANTIOXYDANTE (NIAL-PT) LIE LE SUBSTRAT A UNE COUCHE DE CERAMIQUE (ZRO 2-7% Y 2O 3 EBPVD). LA RHEOLOGIE DE NIAL-PT A ETE ETUDIEE DANS LES DOMAINES FRAGILE ET VISCOPLASTIQUE ET UN CRITERE DE FISSURATION EN FATIGUE A ETE ETABLI ET APPLIQUE A LA FATIGUE THERMIQUE. L'ETUDE DE LA BARRIERE THERMIQUE COMPLETE S'INTERESSE A SA RESISTANCE INTERFACIALE APRES UNE PREOXYDATION A 1100\C, A SA TENUE EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE ISOTHERME A 1100\C ET EN FATIGUE ANISOTHERME ENTRE 100\C ET 1100\C. UNE PREOXYDATION A 1100\C D'EPROUVETTES ADAPTEES, SUIVIE D'UNE TRACTION MONOTONE A TEMPERATURE AMBIANTE, INDUISENT UN DELAMINAGE COHESIF A L'INTERFACE SOUS-COUCHE/ALUMINE, QUI EST AFFECTE PAR UNE CAVITATION. L'ECAILLAGE DES DEUX OXYDES (ALUMINE ET ZIRCONE) PEUT ENSUIVRE SURVENIR. LE DELAMINAGE EST AUSSI ETUDIE LOCALEMENT PAR DES ESSAIS D'INDENTATION INTERFACIALE. LA FATIGUE OLIGOCYCLIQUE ISOTHERME A 1100\C, CONDUITES AVEC DIFFERENTS TYPES DE CHARGEMENT, MONTRENT UNE FISSURATION TRANSVERSE DE LA SOUS-COUCHE. LE DELAMINAGE QUI AFFECTE PARFOIS L'INTERFACE ALUMINE/SOUS-COUCHE EST LIE A LA CAVITATION. LA SOLLICITATION ANISOTHERME PRODUIT UNE MULTIFISSURATION AU DEBUT DE L'ESSAI ET UNE CAVITATION INCLUSE DANS L'ALUMINE. IL EN RESULTE UN DELAMINAGE ADHESIF LOCALISE PRES DE L'INTERFACE ALUMINE/ZIRCONE. L'ETAT DE CONTRAINTE D'ORIGINES THERMIQUE, MECANIQUE ET RESULTANT DE LA CROISSANCE DE L'ALUMINE, AINSI QUE LES DISTRIBUTIONS D'EPAISSEURS D'ALUMINE ET DE TAILLES DE CAVITES INTERFACIALES ONT ETE QUANTIFIEES. CES DEUX DERNIERS PARAMETRES ONT ETE CORRELES A LA COURBURE DU SUBSTRAT EN CONDITIONS ISOTHERMES. UNE MODELISATION DONNE UNE ESTIMATION DE L'ENERGIE DE RUPTURE INTERFACIALE. EN CONDITIONS ANISOTHERMES, LA CINETIQUE D'OXYDATION NE PEUT PLUS ETRE RELIE A LA SEULE COURBURE DU SUBSTRAT. UN MODELE BASE SUR DES REINITIALISATIONS DE LA CINETIQUE ISOTHERME DECRIT BIEN L'EXPERIENCE.
Author: Catherine Guerre Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 286
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Les systèmes barrières thermiques constitués d'un revêtement céramique et d'une sous-couche d'accrochage déposés sur un superalliage sont développés pour les aubes mobiles de turbine haute pression des turboréacteurs. La durée de vie de l'aube estcorrélée à l’écaillage de la barrière thermique.Cette thèse a permis d’améliorer la compréhension des mécanismes à l’origine de l’endommagement du système barrière thermique sous des sollicitations complexes, proches des sollicitations des aubes en conditions réelles. Dans ce but, des essais d'oxydation isotherme, d'oxydation anisotherme et de fatigue anisotherme ont été réalisés. Les essais ont été interrompus avant la durée de vie afin d’étudier les mécanismes, les cinétiques d’endommagement et de déterminer la résistance résiduelle à l’écaillage. Les différents mécanismes d’endommagement et leurs conséquences sur la résistance à l’écaillage ont été discutés en fonction de la nature des sollicitations thermiques et / ou mécaniques imposées et en fonction du taux de soufre dans le superalliage.
Author: Hervé Bernard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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LES ALLIAGES POUR AUBES DE TURBINES AERONAUTIQUES SONT SOUMIS AU PROCESSUS DE FATIGUE A HAUTE TEMPERATURE SOUS L'EFFET DES SOLLICITATIONS DE FATIGUE THERMIQUE ET DE L'EFFORT, CENTRIFUGE. CES ALLIAGES SONT UTILISES MUNIS D'UN REVETEMENT DE PROTECTION CONTRE L'OXYDATION. LA THESE CARACTERISE L'INFLUENCE DE CE REVETEMENT SUR LES PROPRIETES MECANIQUES DE L'IN100. LA MAJEURE PARTIE DE CETTE ETUDE PORTE SUR L'IDENTIFICATION DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT DU COMPOSITE REVETEMENT SUBSTRAT EN FATIGUE MECANOTHERMIQUE. TOUTEFOIS, QUELQUES ESSAIS D'OXYDATION DE L'ALLIAGE REVETU ENTAILLE ONT ETE EFFECTUES. LA COURBE DE TRANSITION DUCTILE-FRAGILE DE L'ALLIAGE REVETU VIERGE ET PREOXYDE A ETE DETERMINEE. LES ESSAIS MENES EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE ISOTHERME ONT PERMIS DE MIEUX COMPRENDRE LES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT EN FONCTION DE LA TEMPERATURE. LA FATIGUE THERMIQUE A PERMIS DE COMPARER L'ENDOMMAGEMENT SUR STRUCTURE AVEC L'ENDOMMAGEMENT SUR EPROUVETTE. DES CALCULS DE DUREE DE VIE DE L'ALLIAGE DANS LES DIFFERENTS CAS PRESENTES CI-DESSUS ONT ETE DEVELOPPES ET UTILISES GRACE A UN MODELE TENANT COMPTE DE L'INTERACTION FATIGUE-OXYDATION. L'ETAT DE CONTRAINTE DANS LE SUBSTRAT ET LE REVETEMENT A ETE CALCULE EN FATIGUE ANISOTHERME GRACE A UN CALCUL AUX ELEMENTS FINIS EN CONDITION VISCOPLASTIQUE ANISOTHERME BIMATERIAU REALISE AVEC LE CODE DE CALCUL ZEBULON
Author: Vincent Bonnand Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 246
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Les aubes de turbine en superalliage monocristallin AM1 revêtu C1A sont des pièces soumises à des chargements sévères. L’objectif de ce travail de recherche était de simuler en laboratoire, et de manière contrôlée, les chargements thermiques et mécaniques les plus réalistes possibles, et de vérifier, d’une part, la justesse du modèle de comportement en multiaxial et en non-isotherme, et d’autre part de celle du modèle de prévision de durée de vie. Pour cela, une installation de Fatigue Thermo-Mécanique de traction-torsion a été développée faisant appel à une procédure expérimentale particulière, ce type d’essai consistant à piloter en déformation mécanique lors d’un cyclage thermique (de 650°C à 1100°C dans notre cas). L’anisotropie du monocristal, conduisant à une hétérogénéité de la déformation dans le cas d’une sollicitation de torsion, requiert des simulations par Eléments Finis 3D, pour lesquelles il a été nécessaire de développer dans le code de calcul ZéBuLoN un algorithme de calcul capable d’assurer une bonne correspondance avec l’essai de Fatigue Thermo-Mécanique. Les simulations effectuées avec un modèle de viscoplasticité cristalline sont en bon accord avec l’expérience pour différents chargements mécaniques. Les durées de vie et la localisation de l’amorçage de fissure ont été comparées avec succès avec celles obtenues par un modèle avec interaction fatigue-fluage-oxydation, excepté dans le cas de chargement de torsion à fort niveau. Des essais complémentaires de torsion à 950°C ont également été réalisés en couple imposé. Ceux-ci ont exhibé un phénomène de rochet qui peut sembler a priori surprenant pour un chargement de torsion alternée, et qui a pu être modélisé par l’usage d’une version asymétrique du modèle de comportement. Le dépouillement de ces essais a irrévocablement évoqué une mise en défaut du modèle d’endommagement, et de manière plus marquée que pour les essais anisothermes.
Author: Sarah Hamadi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 165
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Les aubes de turbine aéronautique fonctionnent dans des conditions extrêmes, car exposées en sortie de chambre de combustion à des gaz oxydants à très haute température. Elles sont constituées d’un superalliage à base de nickel, protégé soit par un revêtement simple aluminoformeur, soit par un système barrière thermique, le superalliage étant alors revêtu d’une couche de liaison aluminoformeuse et d’une couche isolante en zircone yttriée. En service, une couche d’alumine protectrice se développe en surface des aluminiures de nickel. L’utilisation actuelle d’un NiAl modifié au platine améliore l’adhérence de l'oxyde développé thermiquement sur le métal, mais son élaboration est coûteuse. Les éléments réactifs (dont Zr) sont connus pour améliorer l’adhérence de l’alumine sur les aluminiures de nickel, mais leurs mécanismes d’action dans le cas de revêtements restent à déterminer. Cette étude a été principalement menée sur des revêtements simples NiAl et NiAl(Zr). Nous avons constaté que le zirconium est très mobile dans l’ensemble du système, qu'il retarde le vieillissement du revêtement à 1100°C et évite la présence de cavités à l’interface métal / oxyde. Les travaux entrepris pour comprendre le rôle du zirconium sur la résistance en cyclage thermique ont révélé que ce dopant agit principalement aux premiers stades d’oxydation, en anticipant la formation d’alumine stable alpha. Cette influence du zirconium sur les temps courts d’oxydation permet de doubler la durée de vie du système en oxydation cyclique à 1100°C. Des éléments de comparaison de systèmes barrière thermique complets, comprenant une couche de liaison dopée ou non au zirconium, sont également proposés.
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LES BARRIERES THERMIQUES SONT DE REVETEMENTS PROTECTEURS POUR AUBES DE TURBINES AERONAUTIQUES DONT LA DEGRADATION EST EN PARTIE LIEE AU DEVELOPPEMENT D'UNE COUCHE D'OXYDE INTERFACIALE ENTRE LA CERAMIQUE ET LA SOUS-COUCHE METALLIQUE ET A SON EVOLUTION AU COURS DE MAINTIENS A HAUTE TEMPERATURE (ISOTHERMES ET CYCLIQUES). L'OBJET DE CETTE ETUDE EST D'ANALYSER LA FORMATION DE LA COUCHE D'OXYDE DANS UN SYSTEME D'INTERET INDUSTRIEL CONSTITUE D'UN SUPERALLIAGE MONOGRAIN, REVETU D'UNE SOUS-COUCHE EN ALUMINIURE MODIFIE PAR LE PLATINE ET D'UNE COUCHE DE ZIRCONE YTTRIEE EBPVD. DANS UN PREMIER TEMPS, UNE ETUDE COMPARATIVE PORTANT SUR L'OXYDATION DE REVETEMENTS -(NI,PD)AL ET -(NI,PT)AL SUR DEUX TYPES DE SUBSTRAT (IN100, AM1) A ETE ENTREPRISE. L'ANALYSE PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, SPECTROMETRIE RAMAN ET DIFFRACTION DE RAYONS X DE LA COUCHE D'OXYDE FORMEE ENTRE 1 ET 96H A 900\C ET A 1100\C A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DU PLATINOIDE SUR LES CONDITIONS DE FORMATION DE L'ALUMINE ALPHA. DE LARGES CAVITES INTERFACIALES SONT SYSTEMATIQUEMENT OBSERVEES. PAR AILLEURS, L'ETUDE DE COUPLES DE DIFFUSION DANS LES SYSTEMES TERNAIRES NI-AL-PD ET NI-AL-PT A 1100\C MONTRE QUE LE PLATINOIDE A POUR EFFET D'AUGMENTER LE COEFFICIENT DE DIFFUSION DE L'ALUMINIUM ET DE DIMINUER CELUI DU NICKEL (CAS DES COMPOSITIONS SOUS-STOECHIOMETRIQUES EN ALUMINIUM) CONDUISANT A UNE INVERSION DU RAPPORT DE CES COEFFICIENTS. LE COMPORTEMENT DU SYSTEME AM1/(NI,PT)AL/YPSZ A ETE ETUDIEE POUR DES DUREES ALLANT DE 24 A 600H A 1100\C (ET 100 CYCLES A 1000 CYCLES D'1H). DES OBSERVATIONS EN MICROSCOPIE A EMISSION DE CHAMP DE L'INTERFACE ALUMINE/METAL, ASSOCIEES A UNE QUANTIFICATION PAR ANALYSE D'IMAGES A PERMIS DE SUIVRE L'ENDOMMAGEMENT ET D'APPORTER DES ELEMENTS POUR UNE FUTURE MODELISATION DE LA DUREE DE VIE DE CES SYSTEMES. EN PLUS D'UNE VERSION STANDARD DU SUPERALLIAGE, UNE VERSION A FAIBLE TENEUR EN SOUFRE A ETE ETUDIEE EN VUE D'EVALUER L'EFFET DE CET ELEMENT SUR LES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT.
Author: Alice Dumont Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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L'alliage N19 est un superalliage base nickel, élaboré par métallurgie des poudres, qui a été développé récemment en vue d'une application pour disques de turbine aéronautique. L'objectif de cette étude est d'optimiser la microstructure de cet alliage en agissant sur les paramètres de traitements thermiques pour améliorer les propriétés mécaniques de l'alliage. Une bonne compréhension des relations entre les paramètres de traitements thermiques et la microstructure, d'une part, et, des relations entre la microstructure et les propriétés mécaniques, d'autre part, est donc nécessaire. De nombreux traitements thermiques ont été appliqués à l'alliage N19 pour évaluer l'effet de la température de mise en solution, des conditions de refroidissement et de la température de revenu sur la taille de grains, et sur la taille et la distribution des précipités gamma prime. L'observation des microstructures en microscopie électronique à balayage et en transmission a permis d'évaluer l'effet des différentes étapes du traitement thermique sur les caractéristiques microstructurales de l'alliage. L'effet de ces modifications microstructurales sur la vitesse de propagation de fissure en fatigue-fluage à 650°C a été étudié. Les résultats de ces essais de propagation de fissure en fatigue-fluage ont été analysés à l'aide d'essais de comportement en fatigue-relaxation. Une synthèse des différentes propriétés mécaniques de l'alliage en fonction des paramètres de traitements thermiques et des caractéristiques microstructurales a été proposée.
Author: ANNY.. BICKARD
Author: ANNY.. BICKARD
Author: Catherine Guerre
Author: Gordon Tatlock
Author: Hervé Bernard
Author: Vincent Bonnand
Author: Sarah Hamadi
Author: FATIMA.. IBEGAZENE
Author: Alice Dumont