Potentialité des céramiques eutectiques préparées par solidification dirigée pour des applications à haute température

Auteurs: 

M. Parlier, R. Valle, L. Perrière, S. Lartigue-Korinek, L. Mazerolles

Les céramiques oxydes préparées par solidification dirigée présentent les mêmes avantages que les céramiques frittées, ainsi que d’autres potentialités : une résistance à la rupture plus élevée et constante jusqu’à des températures proches du point de fusion et une meilleure résistance au fluage. L’élaboration à des compositions eutectiques conduit à des microstructures tridimensionnelles interconnectées de phases eutectiques monocristallines. Après solidification des systèmes eutectiques binaires, les phases eutectiques sont l’alumine et, soit une phase pérovskite, soit une phase grenat. Pour les systèmes ternaires, une phase zircone est ajoutée comme troisième élément. Pour des applications structurales destinées à un fonctionnement à très haute température telles que les aubes de turbines aéronautiques ou terrestres, l’étude s’est focalisée à la fois sur des systèmes binaires (Al2O3-Y3Al5O12 (YAG), Al2O3-Er3Al5O12 (EAG) et Al2O3-GdAlO3 (GAP)) et sur des systèmes ternaires (Al2O3-YAG-ZrO2, Al2O3-EAG-ZrO2 et Al2O3-GAP-ZrO2). Améliorer la résistance et la ténacité des céramiques eutectiques élaborées par solidification dirigée est essentiel en vue d’applications industrielles ; ainsi, des résultats concernant les propriétés thermomécaniques de ces céramiques eutectiques seront exposés, après un bref rappel concernant la microstructure et la cristallographie de ces matériaux. Cette meilleure connaissance du comportement des céramiques oxydes préparées par solidification dirigée a conduit au développement d’un four Bridgman spécifique, destiné à la fabrication de cristaux de grande taille et à l’étude des applications potentielles des céramiques eutectiques aux composants d’une nouvelle génération de turbines fonctionnant à très haute température : aubes fixes non refroidies, aubes de turbine et panneaux pour parois de chambre de combustion.

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