Performances et mécanismes de dégradation des systèmes barrières thermiques pour aubes de turbines: revue des activités menées à l'ONERA

Les barrières thermiques sont utilisées pour protéger les parties les plus chaudes des turbines à gaz. Elles sont constituées d'un revêtement de céramique poreuse, déposé sur une couche de liaison métallique alumino-formeuse, elle-même déposée sur un substrat en superalliage à base de nickel. Ces systèmes multicouches ont pour fonction de prolonger la durée de vie des pièces et/ou d'augmenter la température des gaz, et donc le rendement du moteur. En service, la structure et la composition des différents constituants évoluent sous l'action du frittage de la couche céramique, de l'oxydation de la couche de liaison et des phénomènes d'interdiffusion avec le substrat, avec pour conséquences, une modification des propriétés des différentes couches et une altération de la résistance de la zone interfaciale. Ces modifications, associées aux sollicitations thermo-mécaniques extérieures, sont à l'origine d'une augmentation de la rugosité de la couche de liaison conduisant à des délaminages à l'interface couche de liaison/céramique, et, in fine, à l'écaillage de la barrière thermique. Ces processus de dégradation peuvent être accélérés par les interactions avec l'environnement extérieur. Le présent article recense les différents phénomènes provoquant le vieillissement des systèmes barrières thermiques à haute température et décrit les mécanismes de leur dégradation, en s'appuyant sur des expériences menées en laboratoire et des expertises de retour de vol.