Étude d'émission acoustique de barrières thermiques sous des conditions de chargement thermique cyclique

Des barrières thermiques à base de zircone sont projetées par plasma à l'intérieur des chambres à combustion des turbines à gaz afin de limiter le flux de chaleur vers les parois métalliques permettant ainsi d'augmenter la température de combustion ainsi que le rendement de ces turbines. Toutefois, ces barrières se détériorent de façon imprévisible même si leurs caractéristiques sont constantes. Un montage expérimental a été développé afin de simuler les conditions thermiques rencontrées à l'intérieur d'une chambre à combustion, d'évaluer la durabilité des barrières thermiques et de connaître l'effet de la variation des paramètres de projection de la barrière thermique sur sa durabilité. La durabilité des échantillons est évaluée par le nombre de cycles thermiques soutenu par la céramique avant qu'une certaine quantité de zircone se soit décollée complètement. La technique d'émission acoustique est utilisée afin de localiser les sources (fissures) produisant des émissions acoustiques ainsi que pour discriminer les signaux provenant des sources différentes à partir de certains de leurs paramètres temporels et fréquentiels. Une corrélation entre le nombre cumulatif d'émissions acoustiques et l'énergie cumulative des signaux acoustiques émis au cours des trente premiers cycles et la durabilité (nombre de cycles soutenus) des barrières thermiques a été réalisée en plus de l'évaluation comparative de l'effet de la variation des paramètres des barrières thermiques. L'analyse des signaux acoustiques émis pendant les périodes de chauffage et de refroidissement des cycles thermiques permet de discriminer entre les fissures perpendiculaires à la surface de la zircone et les fissures parallèles ont l'interface céramique-couche d'accrochage (délamination). La présence de fissures aux endroits déterminés par la technique d'émission acoustique a été confirmée par des micrographies optiques des échantillons. L'étude représente ainsi une contribution importante à l'élaboration d'un protocole de prédiction de la durabilité des barrières thermiques à partir des signaux d'émission acoustique émis au cours des premiers cycles thermiques