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Influence des propri?t?s morphologiques et m?caniques des barri?res thermiques sur la fissuration interfaciale induite par per?age laser impulsionnel / Caroline Guinard ; sous la direction de Vincent Guipont

Auteur principal : Guinard, Caroline, 1986-...., AuteurAuteur secondaire : : Guipont, Vincent, 1965-...., Directeur de thèse, Membre du jury;Sallamand, Pierre, 1967-...., Président du jury de soutenance;Costil, Sophie, Rapporteur de la thèse;Denoirjean, Alain, 1965-...., Rapporteur de la thèse;Ji, Vincent Ning, 1964-...., Membre du jury;Schneider, Matthieu, 1977-...., Membre du juryAuteur secondaire collectivité : Université de Recherche Paris Sciences et Lettres - PSL Research University, Organisme de soutenance;École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur, Paris, Ecole doctorale associée à la thèse;École nationale supérieure des mines, Paris, Autre partenaire associé à la thèse;ENSMP MAT, Centre des matériaux, Evry, Essonne, Laboratoire associé à la thèseLangue :de résumé, Français ; de résumé, Anglais.Publication :2016Dewey: 620.11Classification : 620Résumé : De nombreuses pi?ces a?ronautiques telles que les chambres de combustion sont perc?es d'une multitudes de trous de refroidissement. Ce per?age, g?n?ralement effectu? par un laser de puissance peut induire des endommagements dans la mati?re perc?e. Sur les syst?mes barri?res thermiques, une fissuration pouvant conduire ? l'?caillage de la barri?re thermique se produit ? l'interface c?ramique/sous-couche lors du per?age laser. Cette th?se pr?sente des ?l?ments de compr?hension des ph?nom?nes de formation et de propagation de la fissure interfaciale. Pour cela, un protocole sp?cifique a ?t? utilis?, consistant en la r?alisation de per?age interrompus. De plus, afin de comprendre l'influence de la sous-couche et de l'interface sous-couche / c?ramique sur cette fissuration, une large gamme d'?chantillons aux propri?t?s morphologiques et m?caniques bien distincts ont ?t? s?lectionn?s. Pour cela, la sous-couche a ?t? modifi?e par la variation des param?tres de projection, du proc?d? de projection ainsi que par des post traitements sur la sous-couche. Le lien entre ces interfaces et les endommagements li?s au per?age laser sont pr?sent?s au travers d'observations 2D et 3D, destructives et non destructives ainsi que par l'?tude des modifications des contraintes r?siduelles avant et apr?s per?age laser pour diff?rentes barri?res thermiques. De mani?re a r?duire encore la fissure interfaciale, plusieurs strat?gies de per?age sont ?tudi?es via la variation de la puissance laser entre les diff?rentes impulsions laser n?cessaires pour percer le mat?riau multicouches. Les r?sultats obtenus offrent des perspectives int?ressantes pour am?liorer la r?sistance ? la fissuration des pi?ces a?ronautiques.; Many aircraft engines parts such as combustion chambers are drilled with numerous cooling holes. These holes, generally performed by a high power laser machine can induce damages in the part materials. On thermal barrier coatings systems, cracking can lead to spalling of the coating occurs at the ceramic / bond-coat layer interface during laser drilling. This thesis presents elements of understanding of the interfacial crack formation end propagation phenomena. In this purpose, a specific protocol was used, consisting of interrupted drilling process. Moreover, in order to understand the influence of the bond coat and the ceramic / bond coat interface on cracking, a wide range of samples with specific morphological and mechanical properties were selected. With this in mind, the bond coat was modified by varying spraying parameters, spraying process and also by post treatments on the bond coat. The link between these interfaces and the associated damages due to laser drilling are presented through 2D and 3D observations, destructive and non-destructive, as well as the study of residual stress modification before and after laser drilling for several thermal barrier coatings systems. For further reducing the interfacial crack, several drilling strategies are considered through the laser peak power variation between the different laser pulses needed to drill through the multi-layer material. The results offer interesting perspectives for improving crack resistance of aeronautical engines parts..Thèse : .Sujet - Nom d'actualité : Échauffement aérodynamique -- Thèses et écrits académiques ;Perçage laser -- Thèses et écrits académiques ;Matériaux -- Fissuration -- Thèses et écrits académiques ;Laminage -- Thèses et écrits académiques ;Contraintes résiduelles -- Thèses et écrits académiques ;Métaux -- Revêtements protecteurs -- Thèses et écrits académiques Ressource en ligneAccès au texte intégral | Accès en ligne | Accès en ligne
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Ecole(s) Doctorale(s) : ?cole doctorale Sciences des m?tiers de l'ing?nieur (Paris)

Partenaire(s) de recherche : ?cole nationale sup?rieure des mines (Paris) (?tablissement de pr?paration de la th?se), ENSMP MAT. Centre des mat?riaux (Evry, Essonne) (Laboratoire)

Autre(s) contribution(s) : Pierre Sallamand (Président du jury) ; Vincent Guipont, Vincent Ning Ji, Matthieu Schneider (Membre(s) du jury) ; Sophie Costil, Alain Denoirjean (Rapporteur(s))

Thèse de doctorat Sciences et g?nie des mat?riaux Paris Sciences et Lettres 2016

De nombreuses pi?ces a?ronautiques telles que les chambres de combustion sont perc?es d'une multitudes de trous de refroidissement. Ce per?age, g?n?ralement effectu? par un laser de puissance peut induire des endommagements dans la mati?re perc?e. Sur les syst?mes barri?res thermiques, une fissuration pouvant conduire ? l'?caillage de la barri?re thermique se produit ? l'interface c?ramique/sous-couche lors du per?age laser. Cette th?se pr?sente des ?l?ments de compr?hension des ph?nom?nes de formation et de propagation de la fissure interfaciale. Pour cela, un protocole sp?cifique a ?t? utilis?, consistant en la r?alisation de per?age interrompus. De plus, afin de comprendre l'influence de la sous-couche et de l'interface sous-couche / c?ramique sur cette fissuration, une large gamme d'?chantillons aux propri?t?s morphologiques et m?caniques bien distincts ont ?t? s?lectionn?s. Pour cela, la sous-couche a ?t? modifi?e par la variation des param?tres de projection, du proc?d? de projection ainsi que par des post traitements sur la sous-couche. Le lien entre ces interfaces et les endommagements li?s au per?age laser sont pr?sent?s au travers d'observations 2D et 3D, destructives et non destructives ainsi que par l'?tude des modifications des contraintes r?siduelles avant et apr?s per?age laser pour diff?rentes barri?res thermiques. De mani?re a r?duire encore la fissure interfaciale, plusieurs strat?gies de per?age sont ?tudi?es via la variation de la puissance laser entre les diff?rentes impulsions laser n?cessaires pour percer le mat?riau multicouches. Les r?sultats obtenus offrent des perspectives int?ressantes pour am?liorer la r?sistance ? la fissuration des pi?ces a?ronautiques.

Many aircraft engines parts such as combustion chambers are drilled with numerous cooling holes. These holes, generally performed by a high power laser machine can induce damages in the part materials. On thermal barrier coatings systems, cracking can lead to spalling of the coating occurs at the ceramic / bond-coat layer interface during laser drilling. This thesis presents elements of understanding of the interfacial crack formation end propagation phenomena. In this purpose, a specific protocol was used, consisting of interrupted drilling process. Moreover, in order to understand the influence of the bond coat and the ceramic / bond coat interface on cracking, a wide range of samples with specific morphological and mechanical properties were selected. With this in mind, the bond coat was modified by varying spraying parameters, spraying process and also by post treatments on the bond coat. The link between these interfaces and the associated damages due to laser drilling are presented through 2D and 3D observations, destructive and non-destructive, as well as the study of residual stress modification before and after laser drilling for several thermal barrier coatings systems. For further reducing the interfacial crack, several drilling strategies are considered through the laser peak power variation between the different laser pulses needed to drill through the multi-layer material. The results offer interesting perspectives for improving crack resistance of aeronautical engines parts.

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