Étude numérique d’une technique de régularisation des contraintes thermomécaniques dans les dépôts obtenus par projection plasma

¹ Université de Limoges, École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Limoges, 87068 Limoges, France
² Université de Limoges, SPCTS UMR 66 38 CNRS, FST, 123 Av. Albert Thomas, 87060 Limoges, France

Reçu : 6 Septembre 2007

Résumé

L’étude porte sur la modélisation thermomécanique de dépôts de zircone obtenus par projection plasma sur substrat en acier inoxydable avec une sous-couche intermédiaire en NiCrAlY. Ces dépôts sont utilisés pour la réalisation de barrières thermiques. Typiquement, un dépôt de quelques centaines de micromètres induit une diminution du niveau de température du substrat de quelques centaines de degrés suivant le flux thermique. La sous-couche de NiCrAlY permet une adaptation des valeurs des coefficients de dilatation entre le substrat et le dépôt et assure une transition favorisant ainsi l’adhérence finale du dépôt. Un modèle avec prise en compte des propriétés élastiques est développé au sein du logiciel industriel ABAQUS basé sur une approximation éléments-finis permettant une étude paramétrique de cette technique.

Abstract

This study deals with thermal and mechanical modelling of plasma sprayed zirconia coatings on stainless steel substrates, with a NiCrAlY bond coat. Applications concern thermal barrier coatings (TBC). Typically a coating of some hundreds micrometers induces a decrease of some hundreds degrees on the substrate temperature following the thermal flux. NiCrAlY permits to regularise the gap of the dilatation coefficients between the substrate and the ceramic. The NiCrAlY improves the adhesion of the coatings by providing a transition between the level of residual stresses in the three layers. A numerical model is developed and integrated to the industrial code ABAQUS based on finite elements approximation to simulates these behaviours under a parametric study.