Suivi in-situ de l’oxydation d’un revêtement MCrAlY par thermoréflectométrie proche infrarouge

Abstract : L’amélioration continue du rendement des turbines aéronautiques impose aux matériaux de structure des niveaux de températures et de contraintes toujours plus élevées. Ces conditions de service extrêmes donnent lieu à des endommagements précoces, non attendus, et accentués par la synergie oxydation/localisation de la déformation (phénomène mécanochimique) [1, 2]. Un enjeu primordial pour le bon fonctionnement et l’intégrité des turbines en service est d’accéder à un diagnostic de l’état de surface en ligne, à haute température et aux petites échelles sur ces matériaux. Cette étude présente la faisabilité du suivi de l’oxydation à haute température d’un revêtement alumino- et chromino-formeur (MCrAlY), par le biais de l’étude de ses propriétés optiques qui sont une signature de son état de surface (rugosité et composition chimique). Le moyen utilisé est inspiré de la thermoréflectométrie [3], qui permet de mesurer à la fois le champ de températures vraies et le champ d’émissivité sur des matériaux opaques. Cette méthode comprend une phase de mesure des réflectivités à chaud, permettant de dé-corréler l’émissivité et la température. Il est ainsi possible d’associer un évènement radiatif (oxydation, changement de composition) à une température de surface. Le potentiel de la méthode pour le suivi in-situ de phénomènes réactifs de surface est donc avéré. Dans ces travaux, l’approche adoptée consiste à établir le lien entre la composition de la couche d’oxyde en surface et les propriétés radiatives. L’échantillon de MCrAlY est pré-oxydé durant plusieurs heures à haute température. Des interruptions régulières lors des cycles d’oxydation permettent de procéder à des mesures optiques ex-situ à température ambiante. Nous disposons ainsi de plusieurs mesures optiques à différents stades d’oxydation. L’analyse au MEB (EDX) pour déterminer localement la nature de la couche d’oxyde, est confrontée à des mesures optiques par spectromètrie IRTF. Une fois le lien propriétés chimiques de surface/propriétés optiques à froid établi, le suivi in-situ à différentes températures par thermoréflectométrie du revêtement est réalisé. Ces premiers résultats démontrent la faisabilité du suivi in situ de variations locales de composition chimique en surface par la mesure des propriétés radiatives à chaud. [1] A. Pineau and S. D. Antolovich, High temperature fatigue of nickel-base superalloys _ A review with special emphasis on deformation modes and oxidation, Engineering Failure Analysis, Volume : 16, 8, pp : 2668 - 2697, 2009. [2] J. C. Stinville, M. P. Echlin, P. G. Callahan, V. M. Miller, D. Texier, F. Bridier, P. Bocher, and T.M. Pollock, Measurement of Strain Localization Resulting from Monotonic and Cyclic Loading at 650°C in Nickel Base Superalloys, Experimental Mechanics, Volume : 57, 8, pp. : 1289 - 1309, 2017. [3] R. Gilblas, T. Sentenac, D. Hernandez, et Y. Le Maoult, « Quantitative temperature field measurements on a non-gray multi-materials scene by thermoreflectometry », Infrared Physics & Technology, vol. 66, p. 70-77, sept. 2014.
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Contributor : Damien Texier <>
Submitted on : Wednesday, November 20, 2019 - 11:05:01 PM
Last modification on : Friday, January 10, 2020 - 9:09:48 PM

Identifiers

  • HAL Id : hal-02373354, version 1

Citation

Benjamin Javaudin, Maxime Ecochard, Rémi Gilblas, Thierry Sentenac, Yannick Le Maoult, et al.. Suivi in-situ de l’oxydation d’un revêtement MCrAlY par thermoréflectométrie proche infrarouge. SFT 2019 - 27 ème Congrès Français de Thermique, Jun 2019, Nantes, France. ⟨hal-02373354⟩

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