Dégradation des barrières thermiques EB-PVD par des dépôts polluants type CMAS

Marie-Hélène  Vidal-Sétif,
C. Rio, D. Boivin, C. Sanchez, O. Lavigne

ONERA - DMSM (Département Matériaux et Structures Métalliques)
BP72  92322 Châtillon cedex

Les barrières thermiques équipent aujourd’hui les parties les plus chaudes des turbines à gaz, qu’elles soient aéronautiques ou terrestres (chambre de combustion, aubes mobiles ou directrices, anneaux de turbine).
Le système BT standard consiste en une couche de céramique poreuse (zircone yttriée partiellement stabilisée 8YPSZ) déposée sur une couche de liaison métallique riche en aluminium (NiAl(Pt)), elle-même déposée sur le substrat métallique refroidi, un superalliage à base de nickel.
En  service, une couche d’alumine adhérente et protectrice se forme entre la couche de liaison et la barrière thermique.      
En fonctionnement, pour les aubes de turbine et les distributeurs situés dans la partie la plus  chaude des moteurs d’avions (turbine HP), la température à la surface des barrières thermiques (BT)  peut atteindre 1200°C. A ces températures, les barrières thermiques sont sujettes à la corrosion par des aluminosilicates de calcium et de magnésium (CMAS) fondus provenant de l’ingestion par le moteur de particules minérales (sable, sédiments, cendres) contenues dans les gaz chauds entrant dans la turbine.

Au cours de cette présentation, on montrera comment l’utilisation conjointe de différentes méthodes de caractérisation et d’analyse (observations MEB, analyse EDS, cartographie X, EBSD, DRX)  a permis de caractériser la dégradation des BT par les CMAS et de préciser le mécanisme  de dissolution/reprécipitation à l’origine de la corrosion de la barrière thermique.