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Vande Put, Aurélie

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
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• revêtement nicocralyta


• préparation de surface avant le dépôt de la barrière thermique


• géométrie de la phase ?-nial


• platine


• attaque


• épaisseur du nicocralyta


• influence du platine sur la microstructure


• revêtement après attaque électrochimique

Sujets

• Praxair
• Cranfield University
• Dazhou
• Platine
• Attaque

Informations

• Publié par: profil-zyak-2012
• Nombre de lectures: 79
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

Lire la première partie de la thèse Chapitre IV : Effet du platine sur la microstructure d'un revêtement NiCoCrAlYTa

Chapitre IV : Effet du platine sur la microstructure
d'un revêtement NiCoCrAlYTa


Le chapitre précédent a mis en évidence les défauts d'un revêtement NiCoCrAlYTa utilisé comme
sous-couche de système barrière thermique. Il a également été vu que l'ajout de platine pouvait
certainement améliorer les performances de cette sous-couche. Pour comprendre l'effet du platine sur le
comportement en oxydation, il est nécessaire d'effectuer au préalable une étude fine de la microstructure
de revêtements NiCoCrAlYTa modifié platine. Ce chapitre s'intéresse alors à trois sous-couches :
 un dépôt NiCoCrAlYTa obtenu par codépôt électrolytique,
 AlYTa élaboré par codépôt électrolytique sur lequel est déposée une couche de
platine,
 un dépôt NiCoCrAlYTa obtenu par projection plasma sous vide et revêtu d'une couche de
platine.
La première sous-couche servira de référence. Sa comparaison avec la deuxième sous-couche
permettra d'analyser l'influence du platine sur la microstructure. La troisième sous-couche servira à
étudier l'effet du platine sur la microstructure mais aussi l'impact que peut avoir le choix du procédé
d'élaboration du dépôt NiCoCrAlYTa. Enfin, l'influence de la teneur en platine sur la microstructure du
revêtement modifié sera abordée.



A. Elaboration des sous-couches
Dans un premier temps, le mode d'élaboration des sous-couches est décrit (Figure IV.1). Le
substrat est un superalliage monocristallin à base de nickel : l'AM3 ou le MC-NG (Tableau II.1 pour leur
composition).
Le revêtement NiCoCrAlYTa sans platine est élaboré par codépôt électrolytique par Praxair ST
TM(Oldmixon, Angleterre) : il s'agit du procédé Tribomet [62]. Le revêtement obtenu consiste en des
particules de CrAlYTa dispersées dans une matrice de nickel et de cobalt. Son épaisseur est comprise entre
70 et 80 μm.
Pour les sous-couches modifiées platine, le dépôt NiCoCrAlYTa est obtenu par deux procédés : le
TMcodépôt électrolytique et la projection plasma sous vide. Le codépôt électrolytique, procédé Tribomet ,
est réalisé par Praxair ST (Oldmixon, Angleterre) [62]. La projection plasma sous vide est effectuée au
LERMPS (Sévenans, France) à partir d'une poudre AMDRY 997 dont la composition est donnée dans le
chapitre II. Alors que le NiCoCrAlYTa codéposé consiste en des particules de CrAlYTa dans une matrice
de nickel et de cobalt, le NiCoCrAlYTa projeté est composé de lamelles de même composition que la
poudre de départ. Quelque soit le procédé de fabrication, l'épaisseur du NiCoCrAlYTa est comprise entre
70 et 80 μm (comme pour le revêtement sans platine).
La méthode d'élaboration de la couche de platine diffère selon le revêtement NiCoCrAlYTa.
Lorsque la sous-couche NiCoCrAlYTa est obtenue par codépôt électrolytique, le platine est déposé par voie
électrolytique à Praxair ST (Indianapolis, USA). Cette sous-couche est appelée NiCoCrAlYTa-Pt
"Tribomet". Quand le NiCoCrAlYTa est élaboré par projection plasma sous vide, la surface du revêtement
MCrAlY est d'abord partiellement polie afin de réduire l'importante rugosité liée au procédé de dépôt. Une
couche de platine est ensuite déposée par pulvérisation cathodique au National High Temperature Surface
Engineering Centre de Cranfield University, sous la direction du professeur J. Nicholls. Ce revêtement est
59 Chapitre IV : Effet du platine sur la microstructure d'un revêtement NiCoCrAlYTa

nommé NiCoCrAlYTa-Pt "Plasma". Dans les deux cas, l'épaisseur du platine est fixée à 7 μm. Par contre, la
tolérance sur l'épaisseur de la couche de platine déposée par voie électrolytique est égale à +/- 2 μm alors
que la précision sur l'épaisseur de la couche de platine obtenue par pulvérisation cathodique est de +/-
1 μm.
Enfin, un traitement thermique sous vide secondaire de 6h à 1080°C est réalisé que la sous-couche
soit ou non modifiée par l'ajout de platine. Il est fait chez Praxair ST pour les revêtements NiCoCrAlYTa
obtenus par codépôt électrolytique. Il est effectué à Cranfield University lorsque les dépôts NiCoCrAlYTa
sont fabriqués par projection plasma sous vide.
Un sablage est ensuite réalisé au CIRIMAT pour la sous-couche "Tribomet" et à Cranfield
University dans le cas de la sous-couche "Plasma", afin de reproduire la préparation de surface avant le
dépôt de la barrière thermique.

TMTribomet Plasma
AM3 : Superalliage monocristallin àbase  de nickel
70‐80 μm
CCCooodépôtdépôtdépôtééélectrlectrlectrooolytiquelytiquelytique PPPrrrojecojecojectititiononon   plasplasplasmmmaaa   soussoussous   videvidevideNiCoCrAlYTa
TMTMPrProoccédédééTTriribobommeett PoPoPoudududrrreee   AMAMAMDDDRRRYYY   999999777
LERMPSPraxairST AM3
7 μm
Dépôt de Pt par voie  Dépôt de Pt par Pt
électrolytique pulvérisation catholdiqueNiCoCrAlYTa
PrPrPraxaxaxaiaiairrrSSSTTT sursursur   NiNiNiCCCoooCrAlYTaCrAlYTaCrAlYTapppartiellemenartiellemenartiellementtt   polipolipoli
CranfieldUniversityAM3
6h à1080°C sous vide
NiCNiCNiCoooCrCrCrAlYAlYAlYTTTaaa---PtPtPt NiCNiCNiCoooCrAlYCrAlYCrAlYTTTa-Pa-Pa-Pttt
NiCoCrANiCoCrANiCoCrANiCoCrAllllYTaYTaYTaYTa
AM3 AM3 AM3
Figure IV.1 : Description du procédé d'élaboration des trois sous-couches.

Les trois sous-couches sont déposées sur le superalliage à base de nickel AM3. Seul le revêtement
NiCoCrAlYTa-Pt "Tribomet" est également déposé sur le MC-NG. Afin de revêtir l'entière surface de
l'éprouvette, une tige en Hastelloy W est soudée à un bord du superalliage dans le cas de la sous-couche
"Tribomet". L'utilisation du procédé de pulvérisation cathodique pour le dépôt de platine avec la sous-
couche "Plasma" impose qu'une seule face soit revêtue. Dans le cas de la sous-couche NiCoCrAlYTa-Pt
"Tribomet", les éprouvettes sont rectangulaires, 10 x 15 x 1 mm. Il s'agit de disques de diamètre 19,6 mm
pour la sous-couche NiCoCrAlYTa-Pt "Plasma".





60 Chapitre IV : Effet du platine sur la microstructure d'un revêtement NiCoCrAlYTa

B. Effet du platine sur la composition et microstructure d'une sous-
couche NiCoCrAlYTa
B.1. Sous-couche NiCoCrAlYTa de référence
La microstructure, après sablage, d'une sous-couche NiCoCrAlYTa obtenue par codépôt
électrolytique est présentée à la Figure IV.2. Elle est uniforme sur toute l'épaisseur du revêtement et elle
est composée majoritairement d'une phase β-NiAl au sein d'une matrice γ-Ni (Figure IV.2.a) [98, 262, 263].
La géométrie de la phase β-NiAl rappelle la forme des particules CrAlYTa enfouies dans la matrice nickel-
cobalt lors de l'élaboration (Figure IV.2.b). Des oxydes (riches en aluminium et/ou yttrium notamment) et
des carbures de tantale sont également dispersés dans tout le revêtement (Figures IV.2.a et b). Les carbures
de tantale sont riches en titane quand ils sont proches de l'interface avec le superalliage. Près de la surface,
ils ne contiennent pas ou très peu de titane. Ils sont également composés d'yttrium. Enfin, l'attaque
électrochimique de la phase γ-Ni réalisée à l'aide d'une solution CuSO4 0,5% révèle la présence de
précipités γ'-Ni3Al dans la matrice de γ-Ni (Figure IV.2.c). Ces précipités se sont très probablement formés
lors du refroidissement lent du traitement thermique sous vide et disparaissent à haute température. La
présence de la phase γ'-Ni3Al aux joints de grains β-NiAl/ γ-Ni est également plus distincte après attaque
(Figure IV.2.c).
La sous-couche NiCoCrAlYTa élaborée par projection plasma sous vide est composée des phases β-<