Le jury sera composé de :

• Audrey POTDEVIN - Maître de conférence, Sigma Clermont - Rapporteure
• François RIBOT - Directeur de recherche CNRS, Sorbonne Université - Rapporteur
• Cécile LANGLADE - Professeure,  Université de Technologie de Belfort-Montbéliard - Examinatrice
• Marjorie OLIVIER  - Professeure, Université de Technologie de Mons - Examinateur
• Stéphane BENAYOUN - Professeur, Centrale Lyon - Directeur de thèse
• Sophie SENANI DE MONREDON - Experte groupe, Safran Tech - Directrice de thèse
• Bérangère TOURY - Professeure, Université Claude Bernard Lyon 1 -Directrice de thèse
• Jérôme DELFOSSE - Expert groupe, Safran Tech - Encadrant invité

Revêtements anti-oxydation haute température élaborés par hybridation des procédés : Texturation laser ultra-bref et dépôt Sol-Gel d’oxydes mixtes

L’industrie aéronautique s’adapte depuis des décennies à la réduction des émissions polluantes et en particulier à la décarbonation des aéronefs. Pour y parvenir, plusieurs approches (complémentaires) sont envisagées. Une de celles-ci consiste à augmenter les performances des turboréacteurs en élevant leur température de fonctionnement. L’accroissement des performances influe sur plusieurs facteurs : une amélioration du rendement, une diminution des sous-espèces nocives (NOx, suies. . .) formées, une augmentation du rapport poussée/masse, ce qui implique une diminution globale de la consommation pour une masse à pousser similaire. Afin de permettre cette augmentation de températures, il devient nécessaire de réduire l’oxydation à chaud des pièces en alliage de titane dans les réacteurs. En effet, la diffusion de l’oxygène, dans ces alliages, diminue drastiquement leurs propriétés mécaniques macroscopiques initiales ce qui est préjudiciable à leur tenue en fatigue. Cette diminution des propriétés mécaniques provient de la mise en solution de l’oxygène dans la structure du titane (14,3%m dans la phase α)[1] et de la formation d’une couche d’oxyde natif, α-case, extrêmement fragile [2]. L’enjeu technologique de ce projet est de développer des revêtements multifonctionnels permettant de limiter l’oxydation tout en augmentant la durée de vie des pièces en service. Pour ce faire, une des solutions est de répliquer les barrières environnementales (EBC) qui sont actuellement mises en place sur d’autres types de matériaux (super alliages, CMC). Les dernières générations d’EBC faites à partir d’aluminate de terre-rare [3, 4], ont démontré de bonnes propriétés de protection sur des alliages d’aluminium-titane [5]. La chimie Sol-Gel semble adaptée à la formation de ces composés pour permettre leur application par enduction et répondre à l’objectif de ce projet.

High temperature anti-oxidizing coatings for aeronautical titanium alloy by laser texturing and Sol-Gel chemistry

The aerospace industry has been adapting for decades to the reduction of pollutant emissions, particularly focusing on the decarbonization of aircraft. To achieve this, several complementary approaches are being considered. One of these approaches involves enhancing the performance of turbofan engines by increasing their operating temperature. Improved engine performance affects several key factors : increased efficiency, reduced formation of harmful species (NOx, soot, etc.), and a higher thrust-to-weight ratio, which ultimately results in lower fuel consumption for a similar mass. However, raising the operating temperatures requires mitigating high-temperature oxidation of titanium alloy components in the engines. Oxygen diffusion into these alloys significantly degrades their initial macroscopic mechanical properties, compromising their fatigue resistance. This degradation stems from oxygen solubility within the titanium structure (14.3 wt% in the α-phase) [1] and the formation of a brittle native oxide layer, known as α-case [2]. The technological challenge of this project is to develop multifunctional coatings that limit oxidation while extending the service life of titanium parts. One promising solution is to replicate environmental barrier coatings (EBC) currently applied to other materials, such as superalloys and ceramic matrix composites (CMC). Recent generations of EBCs made from rare-earth aluminates [3, 4] have demonstrated effective protective properties on titanium-aluminum alloys [5]. The Sol-Gel chemistry approach appears well-suited for forming these compounds, enabling coating application and meeting the project’s objectives.