FR2833972A1 - Revetement formant barriere thermique en zircone stabilisee avec de l'oxyde d'hafnium. - Google Patents

Revetement formant barriere thermique en zircone stabilisee avec de l'oxyde d'hafnium. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un revêtement formant barrière thermique en céramique.Selon l'invention, au moins une portion de revêtement (30) comprend un revêtement de zircone stabilisée contenant de l'oxyde d'hafnium en une quantité efficace pour réduire la conductivité thermique du revêtement formant barrière thermique.L'invention s'applique notamment aux pales et ailettes des moteurs à turbine à gaz.

Description

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La présente invention se rapporte à des revêtements formant barrière thermique pour des composants exposés à des températures élevées et, plus particulièrement, à des revêtements formant barrière thermique ayant une conductivité thermique réduite en vertu des caractéristiques de composition du revêtement.
Des systèmes de revêtement formant barrière thermique de divers types sont bien connus dans l'industrie des moteurs à turbine à gaz pour protéger les composants en superalliage à base de nickel et à base de cobalt comme les pales et ailettes de turbine, d'une oxydation et d'une corrosion pendant le fonctionnement du moteur.
Un type de système de revêtement formant barrière thermique implique le dépôt sur le composant en superalliage (substrat) à protéger d'une couche d'attache comprenant un recouvrement en un alliage de MCrAlY où M est fer, nickel, cobalt ou une combinaison, l'oxydation de la couche d'attache pour former une couche d'alumine in situ par dessus puis le dépôt d'un revêtement formant barrière thermique en céramique ayant une morphologie colomnaire sur la couche d'alumine. Un tel revêtement formant barrière thermique est décrit dans les brevets US 4 321 310 et 4 321 311.
Un autre type de système de revêtement formant barrière thermique exemplifié par le brevet US 5 238 752 implique la formation sur le composant de superalliage (substrat) à protéger d'une couche d'attache comprenant une couche de diffusion en aluminiure de nickel (NiAl) ou aluminiure de nickel modifié au platine. La couche d'attache est oxydée pour former une couche d'alumine à croissance thermique in situ, puis un revêtement formant barrière thermique en céramique ayant une morphologie colomnaire est déposé sur la couche d'alumine.
Murphy, Brevets US 5 716 720 et 5 856 027, prévoit de former, sur le composant en superalliage à protéger, une couche d'attache comprenant un revêtement
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d'aluminiure par diffusion modifié par du platine déposé en phase de vapeur chimique ayant une couche additive externe comprenant une phase intermédiaire de Ni-Al. La couche d'attache est oxydée pour y former une couche d'alumine à croissance thermique in situ puis un revêtement formant barrière thermique en céramique ayant une morphologie colomnaire est déposé sur la couche d'alumine.
Un revêtement formant barrière thermique en céramique largement utilisé pour des applications aérospatiales pour protéger des composants comme des pales ou des turbines de la section chaude des moteurs à turbine à gaz comprend 7 % en poids de zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium (7YSZ). Deux méthodes d'application de ce revêtement en céramique ont été largement utilisées. Un dépôt physique en phase vapeur par un faisceau d'électrons (EBPVD) a été utilisé pour produire une structure colomnaire de revêtement où la majorité de la porosité du revêtement est placée entre des colonnes de céramique relativement denses qui s'étendent généralement perpendiculairement au substrat couche d'attache.
Une pulvérisation de plasma à l'air a également été utilisée pour appliquer le revêtement en céramique de 7YSZ de façon à créer environ 10 % en volume de porosité dans le revêtement tel que déposé. Cette porosité est sous la forme d'espaces entre des couches en panneaux de plasma et les micro-fissures dues au retrait de la céramique. La conductivité thermique des revêtements en céramique 7YSZ pulvérisés au plasma tels que fabriqués est généralement d'environ 60 % de celle des revêtements céramiques 7YSZ appliqués par EBPVD.
Dans des revêtements en céramique de zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium, une impureté typique est l'oxyde d'hafnium présent en une quantité d'environ 1 à 2 % en poids du revêtement car l' oxyde d'hafnium est une impureté naturelle dans les oxydes de zircone. L'oxyde
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d'hafnium et la zircone présentent une solubilité solide complète à travers toutes les compositions dans leur système binaire par suite de leur propriétés chimiques similaires et des rayons ioniques essentiellement égaux de 0,78 angstrôms pour Hf+4 et 0,79 angstrôms pour Zr+4.
La présente invention a pour objet de procurer un revêtement formant barrière thermique en zircone stabilisée et une méthode de revêtement où le revêtement a une conductivité thermique réduite en vertu de l'inclusion volontaire d'oxydes d'hafnium en quantités au-dessus des niveaux d'impureté.
La présente invention prévoit un revêtement formant barrière thermique sur un substrat métallique ainsi qu'une méthode de revêtement où au moins une portion du revêtement comprend un revêtement de zircone stabilisée comprenant de l'oxyde d'hafnium présent en une quantité que l'on trouve de manière inattendue comme étant efficace pour réduire la conductivité thermique du revêtement formant barrière thermique.
Dans un mode de réalisation illustratif de l'invention, l'oxyde d'hafnium est présent en une quantité d'au moins environ 15 % en poids jusqu'à environ 64 % en poids et de préférence d'environ 15,8 à environ 63,4 % en poids du revêtement. L'oxyde d'yttrium peut être présent en une quantité pour stabiliser la phase tétragonale de la zircone et de préférence être présent à raison d'environ 2,0 à environ 36,6 % en poids.
Un revêtement préféré comprend environ 34,3 à 61,6% en poids d' oxyde d'hafnium, 5,3 à 11,8% en poids d'oxyde d'yttrium et le reste est de la zircone. Un revêtement encore plus préféré comprend environ 58,1 à environ 59,7% en poids d'oxyde d'hafnium, 5,3 à 8% en poids d'oxyde d'yttrium et environ 34 à environ 35 % en poids de zircone. La conductivité thermique du revêtement formant barrière thermique peut être réduite de 20% ou plus par inclusion d'oxyde d'hafnium dans le revêtement.
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Le revêtement formant barrière thermique comprenant de l'oxyde d'hafnium comme décrit peut former toute l'épaisseur du revêtement ou bien une ou plusieurs portions de couche d'un revêtement formant barrière thermique multicouche ou multizone.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une pale de moteur à turbine à gaz qui peut être enduite d'un revêtement formant barrière thermique selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un système de revêtement thermique ; - la figure 3 est un graphique de la conductivité thermique en fonction de la température pour divers revêtements formant barrières thermiques comprenant des revêtements selon l'invention désignés par 7Y46HfZrO et 20Y40HfZr ; - la figure 4 est une vue schématique d'un appareil pour EBPVD qui peut être utilisé pour la mise en pratique de l'invention.
La présente invention peut être utilisée pour protéger des substrats en superalliage à base de nickel et à base de cobalt connus qui peuvent comprendre des coulées pour revêtement equiaxiales, DS (directionnellement solidifiées) et SC (monocristallines) ainsi que d'autres formes de ces superalliages comme des forgeages, des composants en poudre en superalliage pressée, des composants usinés et d'autres formes. Comme exemple seulement, des superalliages représentatifs à base de nickel comprennent sans limitation l'alliage René N5 bien connu, MarM247, CMSX-4, PWA 1422, PWA 1480, PWA 1484, René 80, René 142 et SC 180 utilisés pour produire
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des pales et ailettes de turbine à grains colomnaires et SC. Des superalliages à base de cobalt qui peuvent être protégés par le système de revêtement formant barrière thermique comprennent sans limitation FSX-414, X-40 et MarM509. L'invention n'est pas limitée à des superalliages à base de nickel ou de cobalt mais peut s'appliquer à une grande variété d'autres métaux et alliages pour les protéger aux températures superambiantes élevées.
Pour l'illustration et non la limitation, la figure 1 illustre une pale de turbine en superalliage à base de nickel ou de cobalt 10 qui peut être faite par coulée pour revêtement et protégée par un revêtement selon un mode de réalisation de l'invention. La pale 10 comprend une section de surface portante 12 contre laquelle les gaz chauds de combustion provenant du moyen de combustion sont dirigés dans une section de turbine du moteur à turbine à gaz. La pale 10 comprend une section de racine 14 par laquelle la pale est connectée à un disque de turbine (non représenté) en utilisant une connexion en if d'une manière conventionnelle bien connue et une section d'extrémité 16. Des passages d'air de purge de refroidissement (non représentés) peuvent être formés dans la pale 10 pour conduire l'air de refroidissement à travers la section de surface portante 12 pour l'évacuer à travers des ouvertures d'évacuation (non représentées) au bord de fuite 12a de la surface portante 12 et/ou à l'extrémité 16 d'une manière conventionnelle bien connue.
La surface portante 12 peut être protégée des gaz chauds de combustion dans la section de turbine du moteur à turbine à gaz par son revêtement avec un système de revêtement formant barrière thermique (TBC) comprenant de préférence une couche d'attache métallique 24 formée ou appliquée sur la surface portante (substrat) 12 en superalliage à base de nickel ou de cobalt, figure 2. La couche d'attache 24 a de préférence une couche mince 28 d'oxyde d'aluminium (alumine) qui y est formée. Un
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revêtement formant barrière thermique (TBC) 30 selon un mode de réalisation de l'invention est déposé sur la couche 28.
La couche métallique d'attache 24 peut être sélectionnée parmi un revêtement ou couche de diffusion en aluminiure modifié ou non modifié, un revêtement de recouvrement en MCrAlY où M est sélectionné dans le groupe consistant en Ni et Co, un recouvrement en MCrAlY aluminisé et autres couches conventionnelles d'attache.
Une couche préférée d'attache 24 comprend un revêtement par diffusion d'aluminiure modifié par Pt tiré vers l'extérieur 24 qui est formé par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sur le substrat comme décrit dans le brevet US 5 716 720 et connu commercialement en tant que revêtement MDC-150L, les enseignements du brevet 5 716 720 étant indiqués ici par référence à cette fin.
Un recouvrement de MCrAlY qui peut être utilisé comme couche d'attache 24 est décrit dans les brevets US 4 321 310 et 4 321 311. Un recouvrement en MCrAlY aluminisé par CVD qui peut être utilisé comme couche d'attache 24 est décrit par Warnes et al., brevet US 6 129 991, les enseignements de tous les brevets cidessus étant indiqués ici par référence.
La couche d'attache 24 en aluminiure par diffusion modifié par Pt MDC-150L comprend une zone de diffusion interne 24a proche de la surface portante (substrat) en superalliage 12 et une région de couche externe 24b comprenant une phase intermédiaire modifiée au platine (contenant du platine)d'aluminium et nickel (ou cobalt selon la composition du superalliage) comme décrit dans le brevet 5 716 720. L'épaisseur totale de la couche d'attache est typiquement dans la gamme d'environ 0,038 à environ 0,076 millimètre, bien que d'autres épaisseurs puissent être utilisées dans la mise en pratique de l'invention.
La couche d'attache 24 peut facultativement être finie en surface pour favoriser l'adhérence de TBC 30 et
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de la couche 28 à la couche d'attache 24. Une couche d'attache de MCrAlY peut être finie en surface comme décrit dans le brevet US 4 321 310. Une couche d'attache en aluminiure par diffusion peut être finie en surface par polissage comme décrit dans la demande en cours N 09/511 857 cédée en commun, dont les enseignements sont indiqués ici par référence. D'autres techniques appropriées de finissage de surface peuvent être utilisées pour réduire la rugosité de surface de la couche d'attache dans la mise en pratique de l'invention.
Une couche mince 28 adhérente d'oxyde d'aluminium (alumine) est de préférence thermiquement tirée sur la couche d'attache 24. La couche d'oxyde 28 peut être formée dans une étape séparée d'oxydation entreprise avant dépôt du revêtement formant barrière thermique en céramique 30ou dans une étape de préchauffage du procédé EBPVD employé pour déposer le revêtement 30, ou en utilisant toute autre technique efficace pour former la couche d'oxyde 28. La couche d'oxyde d'aluminium 28 peut comprendre d'autres éléments par suite de la diffusion du substrat et/ ou par suite du dopage de la couche d'oxyde 28.
Quand la couche d'attache 24 comprend le revêtement MDC-150L, la couche d'attache MDC-150L est oxydée dans une atmosphère d'oxygène à faible pression partielle, comme un vide inférieur à 10-4 torr, ou dans des atmosphères à pression partielle d'argon ou d'hydrogène ayant des impuretés d'oxygène, à des températures supérieures à environ 982 C qui favorisent la formation in situ de la couche d'alumine 28 comme décrit dans le brevet US 5 716 720 ci-dessus. Pour l'illustration et non pas la limitation, la couche d'aluminium peut être formée in situ en évacuant initialement un four à vide à 1 X 10-6 torr (le niveau de pression augmente subséquemment du fait du dégazage du four à 1 X 10-4 torr jusqu' à 1 X 10-3 torr), faisant monter le substrat ayant la couche d'attache MDC-150L à 1079 C, en maintenant cette
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température pendant deux heures et en refroidissant à la température ambiante pour l'enlèvement du four. La couche d'oxyde 28 produite est un film continu d'alumine.
L'épaisseur de la couche d'alumine peut être dans la gamme d'environ 0,01 à 2 microns, bien que d'autres épaisseurs puissent être utilisées dans la mise en pratique de l'invention. Un autre traitement d'oxydation est décrit dans la demande en cours ci-dessus N 09/511 857 cédée en commun et indiqués ici par référence.
La couche d'alumine tirée thermiquement 28 reçoit le revêtement formant barrière thermique en céramique externe (TBC).
Pour l'illustration d'un mode de réalisation de l'invention, TBC 30 comprend un revêtement formant barrière thermique en zircone stabilisée ayant une conductivité thermique réduite en vertu de l'inclusion intentionnelle d'oxyde d'hafnium en quantités au-dessus des niveaux d'impuretés. L'oxyde d'hafnium est incorporé dans le revêtement en une quantité au-dessus du niveau typique d'impuretés et se révèle de façon inattendue être efficace pour réduire la conductivité thermique du revêtement formant barrière thermique.
Dans un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'oxyde d'hafnium est présent en une quantité d'au moins environ 15 % en poids jusqu'à environ 64% en poids et de préférence d'environ 15,8 à environ 63,4% en poids du revêtement. L'oxyde d'yttrium peut être présent en une quantité pour stabiliser la phase tétragonale de l'oxyde de zircone et de préférence est présent à raison d'environ 2,0 à environ 36,6 % en poids.
Un revêtement formant barrière thermique préféré selon un exemple d'un mode de réalisation de l'invention comprend environ 34,3 à environ 61,6% en poids d'oxyde d'hafnium, 5,3 à 11,8% en poids d'oxyde d'yttrium et le reste est de la zircone. Un revêtement encore plus préféré comprend environ 58,1 à environ 59,7 % en poids
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d'oxyde d'hafnium, 5,3 à 8% en poids d'oxyde d'yttrium et environ 34 à environ 35% en poids de zircone. La conductivité thermique du revêtement formant barrière thermique peut être réduite de 20 % ou plus par inclusion d'oxyde d'hafnium dans le revêtement pour former un revêtement qui présente une conductivité thermique de moins de 1,5 W/m-K.
TBC 30 peut comprendre un revêtement formant barrière thermique multicouche ou multizone où une ou plusieurs portions de couche du revêtement comprennent de l'oxyde d'hafnium selon l'invention. En effet, l'épaisseur totale de TBC 30 peut comprendre un revêtement contenant de l'oxyde d'hafnium selon l'invention ou bien seulement une ou plusieurs couches de TBC peuvent comprendre une couche de revêtement contenant de l'oxyde d'hafnium selon l'invention. Par ailleurs, la morphologie ou structure de TBC 30 peut être contrôlée comme enseigné dans la demande en cours intitulée "THERMAL BARRIER COATING" du même inventeur que la présente demande, pour mieux réduire la conductivité thermique de TBC 30 en vertu à la fois de sa composition selon cette invention et de sa morphologie. Des structures de revêtement de TBC en couches ou graduées peuvent également être utilisées à cette fin.
On peut déposer TBC 30 par dépôt physique en phase vapeur par faisceau d'électrons (EBPVD) sur la couche d'oxyde 28 en utilisant un appareil pour EBPVD montré schématiquement à la figure 4 où un lingot I d'un matériau de revêtement formant barrière thermique en céramique est fourni par le fournisseur de lingots montré, pour le chauffage et l'évaporation par un faisceau d'électrons du canon à faisceau d'électrons et est condensé sur la couche d'alumine 28 du ou des substrats de surface portante 12 placés et tournés dans une chambre de revêtement typiquement au-dessus du lingot I dans le nuage de vapeur comprenant la matière céramique évaporée.
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La pression de gaz dans la chambre de revêtement est contrôlée pour produire un revêtement de TBC ayant une structure colomnaire conventionnelle comprenant des grains colomnaires C typiquement présents pour la zircone stabilisée avec 7% en poids d'oxyde d'yttrium utilisée couramment déposée par EBPVD. Par exemple, une pression d'oxygène contrôlée à 6 x 10-3 torr plus ou moins 2 x 10-3 torr peut être utilisée à cette fin. Alternativement, une pression supérieure d'oxygène de 20 x 10-3 torr plus ou moins 2 x 10-3 torr peut être utilisée pour produire une structure de revêtement de TBC comprenant des grains colomnaires primaires qui s'étendent transveralement à la surface du substrat 12 et qui ont des grains colomnaires secondaires qui s'en étendent latéralement relativement à un axe respectif de colonne comme décrit dans la demande en cours en rapport intitulée "THERMAL BARRIER COATING" du même inventeur que la présente demande, dont les enseignements sont indiqués ici par référence. La morphologie ou la microstructure du TBC que l'on produit à la plus forte pression partielle d'oxygène présentent une conductivité thermique réduite en comparaison avec un revêtement formant barrière thermique conventionnel n'ayant que des grains colomnaires. L'épaisseur typique du revêtement céramique conventionnel est dans la gamme de 0,127 à 0,51 mm.
EXEMPLES
Des spécimens de saphir ont été utilisés comme substrats sur lesquels on a déposé des TBC par EBPVD puis les substrats enduits ont été fracturés pour étudier la microstructure de TBC. Les substrats en saphir comprenaient du saphir avec un fini de surface produit par sablage avec de l'alumine (corindon) d'une maille US inférieure à 220 à une pression d'air de 1,38-1,72 bars.
Des spécimens en disque en superalliage à base de nickel CMSX-4 ont été enduits d'environ 0,305 mm de TBC pour les mesures de diffusité thermique [les spécimens en disque avaient 12,7 mm de diamètre et 0,51 mm d'épaisseur] . Des
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spécimens en superalliage à base de nickel René 80 ont été sablés d'une même manière que les spécimens en saphir enduits d'environ 0,305 mm de TBC pour les mesures de densité du revêtement (les spécimens avaient 25,4 mm sur 25,4 mm sur 3,17 mm d'épaisseur).
Les substrats en saphir et en superalliage à base de nickel désignés par S sur la figure 4 ont été montés sur un arbre rotatif (manipulateur de pièces) et ont été chauffés à 1079 C (plus ou moins 14 C) dans la chambre de chargement/préchauffage. La chambre de revêtement a été évacuée à moins de 1 X 10-4 torr. De l'oxygène a été introduit dans la chambre de revêtement jusqu'à ce qu'une pression stabilisée d'oxygène de 6 x 10-3 torr plus ou moins 2 x 10-3 torr soit obtenue. Un faisceau d'électrons (niveau de puissance de 75 kW plus ou moins lOkW) du canon à faisceau d'électrons a été balayé (fréquence de 750 Hertz) sur l'extrémité d'un lingot en céramique I pour le soumettre à évaporation. Le lingot I comprenait 7% en poids d'oxyde d'yttrium - 46 % en poids de zircone équilibrée avec de l'oxyde d'hafnium (spécimens 7Y46HfZrO) dans certains tests de l' invention et 20 % en poids d'oxyde d'yttrium- 40 % en poids de zircone avec reste d'oxyde d'hafnium (spécimens 20Y40HfZrO) dans d'autres tests de l'invention. Le faisceau d'électrons a exploré le lingot a un angle pour éviter les substrats et la contre-réflexion du faisceau. Pour minimiser la perte de chaleur, le ou les substrats enduits préchauffés S ont alors été rapidement déplacés sur l'arbre à partir de la chambre de chargement/ préchauffage jusqu'à une position de revêtement dans l'enceinte E réfléchissant la chaleur dans la chambre de revêtement au-dessus du lingot I après avoir initié la fusion EB du lingot I. L'enceinte comprenait une ouverture pour que le faisceau d'électrons entre. Les substrats ont été tournés par l'arbre à une vitesse de 20 t/min plus ou moins 2 t/min à environ 355 mm au-dessus du lingot bien que l'espacement puisse être d'environ 254-381 mm. Le dépôt a été entrepris
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pendant un temps pour produire un revêtement céramique de zircone équilibrée avec 7% en poids d'oxyde d'yttrium - 46% en poids d'oxyde d'hafnium de couleur blanche et presque st#chiométrique ou un revêtement céramique de zircone équilibrée avec 20% en poids d'oxyde d'yttrium - 40% en poids d'oxyde d'hafnium sur les substrats selon la composition du lingot utilisé. L'épaisseur typique du revêtement céramique était dans la gamme de 0,127 à 0,38 millimètres. Une épaisseur de TBC 30 d'environ 0,305- 0,38 mm a été déposée pour le test de conductivité thermique.
Pour la comparaison, des spécimens similaires de substrats ont été enduits par EBPVD dans des conditions similaires pour produire des revêtements céramiques conventionnels de zircone stabilisée avec 7% en poids d'oxyde d'yttrium (spécimens 7YSZ) et de zircone stabilisée avec 20 % en poids d'oxyde d'yttrium (spécimens 20YSZ), les deux n'ayant de l'oxyde d'hafnium qu'en quantité d'impuretés (e. g. environ 1 à 2 % en poids d'oxyde d'hafnium dans TBC).
La conductivité thermique des revêtements céramiques représentés à la figure 3 a été déterminée par la technique flash au laser ASTM E1461 parce que la création d'échantillons de revêtements céramiques en masse n'est pas pratique ni représentative du revêtement de TBC en céramique relativement mince produit sur des composants réels pour une utilisation dans un moteur à turbine à gaz par exemple. La technique nécessite la mesure de trois paramètres à partir du substrat et du revêtement céramique ; c'est-à-dire la chaleur spécifique, la diffusivité thermique et la densité. Un substrat représentatif (e. g. superalliage à base de nickel CMSX-4) et un matériau de TBC céramique ont été mesurés pour produire des valeurs de chaleur spécifique en fonction de la température. Un substrat non revêtu (e. g. superalliage à base de nickel CMC-4) nominalement de 12,7 mm de diamètre sur 0,38 mm d'épaisseur a été
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mesuré pour la diffusivité thermique en fonction de la température. Un substrat enduit de TBC (épaisseur nominale revêtement de 2,6 mm) a été mesuré pour la diffusivité thermique en fonction de la température. En connaissant la diffusivité thermique du substrat et le revêtement de TBC sur un substrat, la diffusivité thermique du revêtement seul peut être déterminée. Un test destructif subséquent a été accompli pour mesurer l'épaisseur du substrat et du revêtement des échantillons de diffusivité. La conductivité thermique du revêtement est calculée en multipliant la chaleur spécifique du revêtement par la diffusivité thermique du revêtement, et en multipliant par la densité du revêtement.
La figure 3 est un graphique des conductivités thermiques du revêtement céramique 7Y46HfZrO de l'invention (voir points de donnés en losanges pleins) et revêtement céramique 20Y40HfZrO de l'invention (voir points de données carrés ouverts) et les revêtements céramiques conventionnels 7YZS et 20YZS à différentes températures. Les conductivités thermiques de 6YZS et 8YZS en masse sont montrées pour la comparaison et ont été obtenues de Raghaven et al., ACTA MATERIALIA, 49, page 169, (2001) .
Il est apparent que le revêtement céramique désigné par 7Y46HfZrO selon l'invention a présenté une conductivité thermique sensiblement réduite à toutes les températures de 25 C jusqu'à 1150 C en comparaison avec celle du revêtement céramique 7YSZ conventionnel ayant la même teneur en oxyde d'yttrium. La même chose est vraie par rapport au revêtement céramique désigné par 20Y40HfZrO selon l'invention en comparaison avec celui du revêtement céramique 20YSZ conventionnel ayant la même teneur en oxyde d'yttrium. Par exemple, en général, la conductivité thermique du revêtement céramique désigné par 7Y46HfZrO selon l'invention était de 20% de celle du revêtement céramique 7YSZ conventionnel à la température testée. La conductivité thermique de revêtement céramique
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désigné par 20Y40HfZrO selon l'invention était de 25% de celle du revêtement céramique 20YSZ à la température testée. Ces réductions importantes et inattendues de conductivité thermique sont avantageuses par le fait qu'elles permettent d'utiliser des revêtements formant barrières thermiques qui réduisent encore la température du substrat (e. g. surface portante 12) ou permettent d'appliquer un revêtement formant barrière thermique plus mince tout en maintenant la même température de la surface portante.

Claims (19)

REVENDICATIONS
1. Revêtement formant barrière thermique en céramique, caractérisé en ce qu'au moins une portion de revêtement (30) comprend un revêtement de zircone stabilisée comprenant de l'oxyde d'hafnium en une quantité efficace pour réduire la conductivité thermique du revêtement formant barrière thermique en comparaison avec des revêtements similaires ayant une quantité d'impuretés d'oxyde d'hafnium.
2. Revêtement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde d'hafnium est présent en une quantité d'au moins environ 15% en poids du revêtement.
3. Revêtement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend environ 15,8 à 63,4 % en poids d'oxyde d'hafnium, environ 2,0 à environ 36,6% en poids d'oxyde d'yttrium et le reste est de la zircone.
4. Revêtement selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend environ 34,3 à environ 61,6% en poids d'oxyde d'hafnium, environ 5,3 à environ 11,8% en poids d'oxyde d'yttrium et le reste est de la zircone.
5. Revêtement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend environ 58,1 à environ 59,7% en poids d'oxyde d'hafnium, environ 5,3 à environ 8% en poids d'oxyde d'yttrium et environ 34 à environ 35% en poids de zircone.
6. Revêtement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il présente une conductivité thermique de moins de l,5W/m-K.
7. Article caractérisé en ce qu'il comprend un substrat métallique (12) et un revêtement céramique (30) sur une surface dudit substrat, ledit revêtement ayant une portion comprenant un revêtement de zircone stabilisée comprenant de l'oxyde d'hafnium en une quantité efficace pour réduire la conductivité thermique de revêtement formant barrière thermique en comparaison
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avec un revêtement similaire ayant une quantité d'impuretés d'oxyde d'hafnium.
8. Article selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'oxyde d'hafnium est présent dans le revêtement en une quantité d'au moins environ 15% en poids à environ 64% en poids du revêtement.
9. Article selon la revendication 8, caractérisé en ce que le revêtement comprend environ 15,8 à environ 63,4% en poids d'oxyde d'hafnium, environ 2,0 à environ 36,6% en poids d'oxyde d'yttrium et le reste est de la zircone.
10. Article selon la revendication 9, caractérisé en ce que le revêtement comprend environ 34,3 à environ 61,6% en poids d'oxyde d'hafnium, environ 5,3 à environ 11,8% en poids d'oxyde d'yttrium et le reste est de la zircone.
11. Article selon la revendication 10, caractérisé en ce que le revêtement comprend environ 58,1 à environ 59,7% en poids d'oxyde d'hafnium, environ 5,3 à environ 8% en poids d'oxyde d'yttrium et environ 34 à environ 35% en poids de zircone.
12. Article selon la revendication 11, caractérisé en ce que le revêtement présente une conductivité thermique de moins de 1,5 W/m-K.
13. Article selon la revendication 7, caractérisé en ce que le substrat forme une pale ou ailette (10) de moteur à turbine à gaz en un superalliage.
14. Article selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une couche d'attache (24) entre ledit revêtement et ledit substrat.
15. Procédé de protection d'une surface d'un substrat métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à : déposer un revêtement comprenant de la zircone, de l'oxyde d'yttrium et de l'oxyde d'hafnium, où l'oxyde d'hafnium est présent dans le revêtement en une quantité efficace pour réduire la conductivité thermique du revêtement déposé sur le substrat en comparaison avec un
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revêtement similaire ayant une quantité d'impuretés d'oxyde d'hafnium.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'oxyde d'hafnium est présent dans le revêtement en une quantité d'au moins environ 15% en poids jusqu'à environ 64% en poids du revêtement.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le revêtement comprend environ 15,8 à environ 63,4% en poids d'oxyde d'hafnium, environ 2,0 à environ 36,6% en poids d'oxyde d'yttrium, et le reste est de la zircone.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le revêtement comprend environ 34,3 à environ 61,6% en poids d'oxyde d'hafnium, environ 5,7 à environ 11,8% en poids d'oxyde d'yttrium et le reste est de la zircone.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le revêtement comprend environ 58,11 à environ 59,7% en poids d'oxyde d'hafnium, environ 5,3 à environ 8% en poids d'oxyde d'yttrium et environ 34 à environ 35% en poids de zircone.
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