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AbstractThe life of thermal barrier coating prior to spallation is dominated by micro-cracking in both the thermally grown oxide and the yttria stabilized zirconia top coat. The damage generated by this micro-cracking is expected to be a primary life limiting factor. High temperature force controlled fatigue testing of thermal barrier coated (TBC), bond coated only and bare Superni C263 superalloy was conducted in air. It was observed that the coated materials had higher endurance limits than the bare superalloy and the premature failure for these two materials is possibly due to high stress crack nucleation and growth in the TBC/bond coat layers. Oxidation is also the cause of the reduced life of the bare substrate as compared to the coated substrate while fatigue testing is carried out in an oxidizing environment. Spallation of the ceramic layer was evident at very high fatigue stress and also at low fatigue stress where the TBC composite specimen failed after 5,400,107 cycles during fatigue testing at 800 °C in air due to a continuous alumina scale growth (thickness >3 µm) at the bond coat/TBC (top coat) interface.La vie d’un revêtement thermique avant l’écaillage est dominée par la micro fissuration tant de la calamine développée thermiquement que de la couche supérieure de zircone stabilisée à l’oxyde d’yttrium. On s’attend à ce que le dommage engendré par cette micro fissuration soit un facteur primaire de limite de vie. On a effectué un essai de fatigue de force contrôlée, à haute température, à l’air, du superalliage Superni C263 revêtu d’une barrière thermique (TBC), avec seulement une couche d’ancrage et de l’alliage à nu. On a observé que les matériaux avec revêtement avaient des limites d’endurance plus élevées que le superalliage nu. La défaillance prématurée de ces deux matériaux est possiblement due à la nucléation et à la croissance élevées de fissures de contrainte dans les couches TBC/couche d’ancrage. L’oxydation est également la cause de la durée de vie réduite du substrat nu par rapport au substrat avec revêtement lorsque l’essai de fatigue est effectué dans un environnement oxydant. L’écaillage de la couche de céramique était évident à des contraintes très élevées de fatigue et également à de faibles contraintes de fatigue où l’échantillon composite TBC s’est détérioré après 5400107 cycles lors de l’essai de fatigue à 800 °C à l’air. La détérioration est attribuée à la croissance continue d’une écaille d’alumine (épaisseur > 3 µ m) à l’interface couche d’ancrage/TBC. |
