Les avantages de la poudre YSZ 11-125um pour le revêtement de barrière thermique des aubes de moteur
Lorsque la poudre de zircone stabilisée à l’yttrium (poudre YSZ, généralement 8 % Y₂O₃-ZrO₂) est utilisée dans le revêtement de barrière thermique (TBC) des aubes de moteur dans la gamme de granulométrie de 11 à 125 μm, elle présente les avantages significatifs suivants :
1. Excellentes performances de conductivité thermique et d’isolation thermique
– Faible conductivité thermique (2,2-2,9 W/m·K) : réduit efficacement la température du métal de base et prolonge la durée de vie de la lame.
– Coefficient de dilatation thermique élevé (10-11×10⁻⁶/K) : proche du substrat en alliage haute température à base de nickel, réduisant la contrainte d’interface sous cyclage thermique.
2. Stabilité de phase à haute température
– Phase métastable tétragonale (phase t’) : stabilité à long terme à 1200-1400°C, évitant l’expansion volumique et la fissuration du revêtement causées par la transformation en phase monoclinique (phase m) lors du refroidissement. La poudre YSZ à 8% mol est chimiquement inerte dans l’environnement de combustion des hydrocarbures des moteurs à turbine à gaz.
– Effet dopant à l’yttrium : Y₂O₃ inhibe la transformation de phase et améliore la fiabilité du revêtement en service à haute température.
3. Bonne résistance aux chocs thermiques
– Haute ténacité à la rupture : absorbe l’énergie grâce au mécanisme de durcissement par transformation de phase (transformation de phase t→m induite par la contrainte) pour retarder la propagation des fissures.
– Conception optimisée de la taille des particules : la poudre de 11 à 125 µm équilibre la densité du revêtement (porosité réduite) et la tolérance à la déformation (porosité appropriée pour soulager les contraintes).
4. Excellente résistance au frittage et stabilité chimique
– Résistance au frittage à haute température : la granulométrie grossière (125 µm) réduit la surface spécifique et inhibe le durcissement du revêtement causé par une croissance excessive des grains à haute température (> 1200 °C).
– Inertie chimique : résiste à la corrosion CMAS (silicate de calcium, magnésium et aluminium) dans les gaz de combustion et à l’érosion dans les environnements oxydants.
5. Adaptabilité du processus
– Convient pour la projection plasma (APS) ou la projection à la flamme : la gamme de granulométrie de 11 à 125 µm assure la fluidité de la poudre et forme un revêtement uniforme (épaisseur typique de 100 à 500 µm).
– Haute efficacité de dépôt : les particules grossières réduisent la proportion de particules non fondues lors de la pulvérisation et améliorent la force de liaison du revêtement.
6. Résistance à la corrosion CMAS améliorée
– Structure de grosses particules : Réduisez le taux de pénétration de la masse fondue CMAS et la modification du dopage (comme Al₂O₃/Ta₂O₅) peut retarder davantage la corrosion.
La zircone stabilisée à l’yttrium (11-125 μm) est devenue le matériau privilégié pour le TBC des aubes de moteurs d’avion et de turbines à gaz en raison de sa stabilité de phase à haute température, de son isolation thermique, de sa résistance aux chocs thermiques et de sa facilité de traitement.
