Evolution du système barrière thermique AM1/(Ni,Pt)Al/YPSZ en conditions de fatigue thermo-mécanique - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2022

Evolution of AM1/(Ni,Pt)Al/YPSZ thermal barrier coating system under thermo-mechanical fatigue conditions

Evolution du système barrière thermique AM1/(Ni,Pt)Al/YPSZ en conditions de fatigue thermo-mécanique

Lara Mahfouz
  • Function : Author
  • PersonId : 1242690
  • IdRef : 268791333

Abstract

To model life to spallation of currently used Thermal Barrier Coating (TBC) systems, the robust identification of damage evolution is a key issue. In this work, an innovative experimental methodology is used. It consists in introducing artificial interfacial debonded areas known in size and localization by laser shock on AM1/(Ni,Pt)Al/YSZ-EBPVD specimens, and monitoring related progressive delamination, under thermal fatigue, thermo-mechanical fatigue conditions, and under thermal gradient cycling on burner rig. Macroscopic damage mechanisms related to each loading condition are identified, and progressive evolutions of buckling and delamination associated to initially processed blisters are assessed. A second part is dedicated to finite element modeling of the multi-layered thermal barrier coating system accounting for both explicit modeling of the blister on a macroscopic scale, and for damage mechanisms on microscopic scale. The numerical analysis highlights the evolution of the mechanical state of the blister under test conditions and the driving forces of interface damage for buckling-driven delamination.
Pour modéliser la durée de vie à écaillage des systèmes de revêtement barrière thermique actuellement utilisés, l'identification robuste de l'évolution de l’endommagement est un élément clé. Dans cette étude, une méthodologie expérimentale innovante est utilisée. Elle consiste à suivre l’évolution du délaminage progressif du système AM1/(Ni,Pt)Al/YSZ-EBPVD associé à des zones de décohésion introduites par choc laser, dont la taille et la localisation sont connues, dans des conditions de fatigue thermique, de fatigue thermo-mécanique, et de fatigue thermique à gradient au banc à flamme. Ce faisant, les modes de ruine relatifs aux différentes conditions de chargement sont identifiés, et les évolutions des phénomènes de cloquage et de délaminage associés aux décohésions d’interface sont caractérisées. Une deuxième partie est consacrée à la modélisation numérique explicite du système barrière thermique multicouche, combinant à la fois une représentation du défaut d’interface à l’échelle macroscopique et une description de l’endommagement à l’échelle microscopique. L’analyse numérique rend compte des mécanismes d’évolution de l’état mécanique du blister en conditions d’essais et met en évidence les forces motrices de l’endommagement d’interface dans le cas du « buckling-driven delamination ».
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Dates and versions

tel-04050790 , version 1 (29-03-2023)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04050790 , version 1

Cite

Lara Mahfouz. Evolution du système barrière thermique AM1/(Ni,Pt)Al/YPSZ en conditions de fatigue thermo-mécanique. Matériaux. Université Paris sciences et lettres, 2022. Français. ⟨NNT : 2022UPSLM068⟩. ⟨tel-04050790⟩
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