Effect of Si and Si-Pt Reservoirs on the Growth of Multilayer Coatings for the Oxidation Protection of γ-TiAl Turbine Blades

Les performances des moteurs d'avion et leur fonctionnement dans des environnements particulièrement difficiles ont posé un défi constant pour le choix des matériaux appropriés et de leurs caractéristiques. En outre, avec les progrès récents en termes de consommation spécifique de carburant (SFC) et de réduction des émissions de CO2, la nécessité d'augmenter les températures d'admission (6 C-9 C/an) pour obtenir des rendements plus élevés des moteurs et réduire le poids des composants rotatifs a considérablement augmenté. Dans ce contexte, la pertinence de matériaux plus légers avec une performance optimale (haute résistance à l'oxydation et résistance mécanique élevée) au-delà de 700 C a été élucidée, favorisant le remplacement des superalliages à base de nickel à haute densité actuellement utilisés dans les sections de moteurs à basse température. Dans la turbine à basse pression, des aubes de turbine plus légères en γ-TiAl ont déjà commencé à être utilisées depuis quelques années, en particulier dans les moteurs GEnx et CFM-LEAP. Des progrès importants dans l'optimisation des propriétés thermo-mécaniques de ces matériaux structurels (c'est-à-dire les alliages à base de Ni, Co et γ-TiAl) ont été réalisés avec l'approche métallurgique via la chimie des alliages. Cependant, l'amélioration de leurs propriétés et l'extension de leurs capacités, en particulier pour la protection des surfaces (spécifiquement la résistance à l'oxydation) nécessitent l'utilisation de revêtements protecteurs. La variété des revêtements de protection et des approches d'ingénierie de surface disponibles pour de nouveaux développements est très importante. Ils peuvent être distingués selon leur architecture (barrières thermiques de type revêtement multicouche ou de type revêtement à composition graduée), par la méthode de production (techniques chimiques ou physiques en phase vapeur, pression atmosphérique vs basse pression, techniques métallurgiques, etc.), ou la famille des principaux composés constitutifs (siliciures, aluminures, multi-composantes ((MCrAlY; M: métal), à base de Cr, etc.) Au-delà de la diversité des revêtements, tous ces systèmes nécessitent des améliorations continues pour mitiger la dégradation, la délamination ou des effets secondaires indésirables de nature chimique ou mécanique.