Étude d'émission acoustique de barrières thermiques sous des conditions de chargement thermique cyclique

Des barrières thermiques à base de zircone sont projetées par plasma à l'intérieur des chambres à combustion des turbines à gaz afin de limiter le flux de chaleur vers les parois métalliques permettant ainsi d'augmenter la température de combustion ainsi que le rendement de ces turbines. Toutefois, ces barrières se détériorent de façon imprévisible même si leurs caractéristiques sont constantes. Un montage expérimental a été développé afin de simuler les conditions thermiques rencontrées à l'intérieur d'une chambre à combustion, d'évaluer la durabilité des barrières thermiques et de connaître l'effet de la variation des paramètres de projection de la barrière thermique sur sa durabilité. La durabilité des échantillons est évaluée par le nombre de cycles thermiques soutenu par la céramique avant qu'une certaine quantité de zircone se soit décollée complètement. La technique d'émission acoustique est utilisée afin de localiser les sources (fissures) produisant des émissions acoustiques ainsi que pour discriminer les signaux provenant des sources différentes à partir de certains de leurs paramètres temporels et fréquentiels. Une corrélation entre le nombre cumulatif d'émissions acoustiques et l'énergie cumulative des signaux acoustiques émis au cours des trente premiers cycles et la durabilité (nombre de cycles soutenus) des barrières thermiques a été réalisée en plus de l'évaluation comparative de l'effet de la variation des paramètres des barrières thermiques. L'analyse des signaux acoustiques émis pendant les périodes de chauffage et de refroidissement des cycles thermiques permet de discriminer entre les fissures perpendiculaires à la surface de la zircone et les fissures parallèles ont l'interface céramique-couche d'accrochage (délamination). La présence de fissures aux endroits déterminés par la technique d'émission acoustique a été confirmée par des micrographies optiques des échantillons. L'étude représente ainsi une contribution importante à l'élaboration d'un protocole de prédiction de la durabilité des barrières thermiques à partir des signaux d'émission acoustique émis au cours des premiers cycles thermiques

A Holistic Approach Towards Surface Topography Analyses for Ice Tribology Applications

A surface texture can be subdivided into three categories based on the magnitude of its wavelengths, i.e., macro-geometrical form, waviness, and roughness (from largest to smallest). Together, these components define how a surface will interact with the opposing surface. In most ice tribology studies, <2% of the entire sample surface is topographically analyzed. Although such a small percentage of the entire surface area generally provides statistically relevant information, the missing information about the texture complexity on a larger scale might reduce the possibility of accurately explaining the resulting tribological behavior. The purpose of this study was to review the existing surface measurement methods related to ice tribology and to present a holistic approach towards surface topography measurements for ice tribology applications. With the holistic surface measurement approach, the entire sample surfaces are scanned, and the measured data is analyzed on different magnitude levels. The discussed approach was applied to sandblasted steel samples which were afterward tested on two different ice tribometers. The experimental results showed that additional information about the sample surface topography enabled a better understanding of the ice friction mechanisms and allowed for a more straightforward correlation between the sample surface topography and its ice friction response

Étude d'émission acoustique de barrières thermiques sous des conditions de chargement thermique cyclique

Des barrières thermiques à base de zircone sont projetées par plasma à l'intérieur des chambres à combustion des turbines à gaz afin de limiter le flux de chaleur vers les parois métalliques permettant ainsi d'augmenter la température de combustion ainsi que le rendement de ces turbines. Toutefois, ces barrières se détériorent de façon imprévisible même si leurs caractéristiques sont constantes. Un montage expérimental a été développé afin de simuler les conditions thermiques rencontrées à l'intérieur d'une chambre à combustion, d'évaluer la durabilité des barrières thermiques et de connaître l'effet de la variation des paramètres de projection de la barrière thermique sur sa durabilité. La durabilité des échantillons est évaluée par le nombre de cycles thermiques soutenu par la céramique avant qu'une certaine quantité de zircone se soit décollée complètement. La technique d'émission acoustique est utilisée afin de localiser les sources (fissures) produisant des émissions acoustiques ainsi que pour discriminer les signaux provenant des sources différentes à partir de certains de leurs paramètres temporels et fréquentiels. Une corrélation entre le nombre cumulatif d'émissions acoustiques et l'énergie cumulative des signaux acoustiques émis au cours des trente premiers cycles et la durabilité (nombre de cycles soutenus) des barrières thermiques a été réalisée en plus de l'évaluation comparative de l'effet de la variation des paramètres des barrières thermiques. L'analyse des signaux acoustiques émis pendant les périodes de chauffage et de refroidissement des cycles thermiques permet de discriminer entre les fissures perpendiculaires à la surface de la zircone et les fissures parallèles ont l'interface céramique-couche d'accrochage (délamination). La présence de fissures aux endroits déterminés par la technique d'émission acoustique a été confirmée par des micrographies optiques des échantillons. L'étude représente ainsi une contribution importante à l'élaboration d'un protocole de prédiction de la durabilité des barrières thermiques à partir des signaux d'émission acoustique émis au cours des premiers cycles thermiques

The Influence of Isotropic Surface Roughness of Steel Sliders on Ice Friction Under Different Testing Conditions

Ice friction is affected by various system and surface-related parameters such as ice temperature, ambient air temperature and humidity, relative sliding velocity, specific surface pressures and surface texture (waviness, roughness) as well as the macroscopic geometry of the samples. The influences of these parameters cannot be easily separated from each other. Therefore, ice friction is a very complex tribological system and it is challenging to draw sound conclusions from the experiments. In this work, ice friction experiments with stainless steel samples that have different isotropic surface roughness values were carried out. Two tribological experimental setups were used: (i) an inclined ice track where the sliding velocity of the freely sliding steel samples was determined and (ii) an oscillating tribometer, where the coefficient of friction was assessed. For both experimental setups, the environmental parameters such as air temperature, relative humidity and ice surface temperature as well as the test parameters such as normal load and surface pressure were kept as constant as possible. The results of the experiments are discussed in relation to the ice friction mechanisms and the friction regimes