Effect of Growth Conditions and Surface Treatment on the Performance of Protective Coatings on Aircraft Engine Components

Dans l'industrie aérospatiale, de nombreuses formes de défaillance des matériaux, dues à des dommages causés par des sollicitations externes et à la fatigue des structures, peuvent entraîner des événements catastrophiques s'ils ne sont pas détectés à temps. Les composantes se déplaçant à grande vitesse sont particulièrement sujettes à la fissuration car elles sont exposées à des environnements difficiles et à des contraintes élevées. Tout au long de la durée de vie d'un avion, la probabilité de formation et de propagation de fissures causées par des dommages matériels augmente, ce qui représente des défis importants pour le développement et la performance en service des moteurs. Le sujet de cette thèse de doctorat a été proposé en réponse aux besoins de l'industrie aérospatiale pour mieux comprendre l'initiation et la propagation des fissures ainsi que les mécanismes de dégradation, notamment l'érosion, l'usure et la fatigue, pour retarder la défaillance fatale des composants situés à l'intérieur d'un moteur à réaction. Ce travail se concentre sur l'étude du matériau Ti-6Al-4V revêtu en raison de son utilisation répandue dans certaines des composantes de moteur les plus critiques, généralement dans les pièces de stator et de rotor. Les procédés d'ingénierie de surface devraient envisager des revêtements de protection avec des propriétés tribo-mécaniques "idéales" et des procédés pour contrôler les contraintes résiduelles (RS). À cet égard, la finition de surface des revêtements et des substrats est essentielle, car la défaillance des fissures débute généralement à la surface des composantes. Les revêtements en céramique sont devenus la solution la plus fréquemment recherchée pour la protection du moteur à réaction. L'architecture du revêtement et la ténacité qui en découle ont été reconnues comme des facteurs clés, notamment pour la résistance à l'érosion par particules solides et à l'usure. Les revêtements de protection ont été abordés dans la littérature disponible, comme en témoignent les nombreuses contributions de notre propre laboratoire. Il a été clairement conclu que la manière la plus importante de faire progresser ce domaine est de mieux comprendre et d'adapter les RS qui, si elles sont bien contrôlées, peuvent atténuer la détérioration des surfaces et la sollicitation extérieure.