Determination of mechanical properties of bondcoat materials by high temperature instrumented indentation

Détermination des propriétés mécaniques des couches de liaison par indentation haute température

¹ ONERA-DMSM, 29 avenue de la Division Leclerc, BP 72, 92322 Châtillon Cedex, France
² Michalex, 86 rue de Paris, 91400 Orsay, France
e-mail: michel.fajfrowski@michalex.com

Received: 20 November 2010
Accepted: 17 March 2011

Abstract

The integrity of thermal barrier coating systems is strongly influenced by the mechanical properties of the different layers constituting them, in particular the intermetallic bondcoats. At high temperature, interdiffusion and oxidation phenomena cause change in the composition of the bondcoats and as a result their mechanical behaviour is likely to change also. Thus the knowledge of the mechanical behaviour of bondcoats is necessary to describe the stress field present in thermal barrier systems. To determine the mechanical behaviour of alloys, such as beta-(Ni, Pt)Al in bulk form and as bondcoats, a high temperature instrumented indenter capable of functionning up to 1000 °C is used. The technique is original and enables to investigate a large number of compositions and conditions within a reasonable time. From the experiments data, the mechanical behaviour of these materials is identified, as a function of the metallurgical evolution with temperature of bondcoats alloys. The results are discussed in relation to the mechanical properties obtained by other techniques.

Résumé

L’intégrité des barrières thermiques est fortement influencée par les propriétés mécaniques des différentes couches qui les constituent, en particulier les couches de liaison intermétalliques. À haute température, des processus d’interdiffusion et d’oxydation génèrent une variation de la composition de ces couches qui induisent une variation de leurs propriétés mécaniques. Il est donc nécessaire d’en comprendre le comportement mécanique pour décrire le champ de contraintes présent dans les barrières thermiques. Pour déterminer le comportement mécanique de composés comme le beta-(Ni, Pt)Al massif et en couche, un indenteur instrumenté 1000 °C est utilisé. Cette technologie unique permet d’investiguer tout type de composés sous des conditions différentes en un temps raisonnable. À partir des données expérimentales, des lois expérimentales sont déterminées, en fonction de l’évolution des composés avec la température. Les résultats sont comparés avec les propriétés mécaniques obtenues par d’autres techniques.