Lifetime of environmental/thermal barrier coatings deposited on a niobium silicide composite with boron containing M7Si6-based bond coat
Durée de vie des revêtements environnementaux / barrière thermique déposés sur un composite à base de siliciure de niobium avec une couche de liaison à base de M7Si6 modifiée par FeB
Résumé
Environmental/thermal barrier coatings (E/TBCs) of yttria partially stabilised zirconia (YSZ), gadolinium zirconate (GZO) and a combination of Y2SiO5 and GZO were applied on a Nb/Nb5Si3-based alloy with the nominal composition of Nb-25Ti-8Hf-2Cr-2Al-16Si (at%). A B-containing M7Si6-based (M=Ti, Nb, Fe, Cr) layer produced by pack cementation was used as bond coat. The ceramic topcoats were manufactured by electron-beam physical vapour deposition (YSZ and GZO) and magnetron sputtering (Y2SiO5).The different E/TBC systems were tested under cyclic oxidation conditions in air at 1100 and 1200°C. Lifetimes exceeding 1000 cycles of 1h dwell time at 1100°C were determined. The YSZ, GZO and combined Y2SiO5+GZO topcoats did not spall off during the maximum exposure time, exhibiting good adherence to the thermally grown oxide scale which consisted of mixed oxides of Fe,Ti, Cr and Nb embedded in silica. For the E/TBC systems with YSZ and GZO which were thermally cycled at 1200°C, lifetimes up to 850 cycles were measured; that of the system with a combined Y2SiO5+GZO topcoat exceeded again 1000 cycles.
Des revêtements de barrière thermique résistants à l’environnement (E/TBC) de zircone partiellement stabilisée par l’yttrine (YSZ), de zirconate de gadolinium (GZO) et d'une combinaison de Y2SiO5 et de GZO ont été appliqués sur un alliage Nb/Nb5Si3 de composition nominale Nb-25Ti- 8Hf-2Cr-2Al-16Si (at.%). La couche de liaison utilisée est à base de M7Si6 modifié par FeB produite par cémentation. Les couches en céramique ont été fabriquées par dépôt physique en phase vapeur sous faisceau d'électrons (YSZ et GZO) et par pulvérisation cathodique magnétron (Y2SiO5). Les différents systèmes E/TBC ont été testés dans des conditions d'oxydation cycliques dans l'air à 1100°C et 1200°C. Des durées de vie supérieures à 1000 cycles de 1 h (temps de séjour) à 1100°C ont été constatées. Les dépôts YSZ, GZO et Y2SiO5 + GZO ne se sont pas écaillés au cours des tests, montrant une bonne adhérence sur la couche d'oxyde sous-jacente constituée d'oxydes mixtes de Fe, Ti, Cr et Nb noyés dans la silice / borosilicate. Pour les systèmes YSZ et GZO qui ont été cyclés à 1200°C, des durées de vie allant jusqu'à 800 cycles ont été mesurées ; celle du système Y2SiO5 + GZO a dépassé 1000 cycles.