ISO 19477-2016 Metallic and other inorganic coatings - Measurement of Young-s modulus of thermal barrier coatings by beam bending《金属和其他无机涂层 通过梁弯曲测量隔热涂层的杨氏模量》.pdf

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1、 ISO 2016 Revtements mtalliques et autres revtements inorganiques Mesurage du module de Young des revtements barrires thermiques par flexion de poutre Metallic and other inorganic coatings Measurement of Youngs modulus of thermal barrier coatings by beam bending NORME INTERNATIONALE ISO 19477 Premir

2、e dition 2016-09-15 Numro de rfrence ISO 19477:2016(F) ISO 19477:2016(F)ii ISO 2016 Tous droits rservs DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2016, Publi en Suisse Droits de reproduction rservs. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque fo

3、rme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie, laffichage sur linternet ou sur un Intranet, sans autorisation crite pralable. Les demandes dautorisation peuvent tre adresses lISO ladresse ci-aprs ou au comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyrig

4、ht office Ch. de Blandonnet 8 CP 401 CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland Tel. +41 22 749 01 11 Fax +41 22 749 09 47 copyrightiso.org www.iso.org ISO 19477:2016(F)Avant-propos iv Introduction v 1 Domaine dapplication . 1 2 Rfrences normatives . 1 3 Termes et dfinitions . 1 4 Principe 2 5 Appareillag

5、e permettant de mesurer le module de Young 2 5.1 Machine dessai . 3 5.2 Montage dessai de flexion quatre points 3 5.3 Instrument de mesure de la dformation 4 6 prouvettes 4 7 Mthode de mesure . 5 7.1 Dimensions de lprouvette . 5 7.2 Courbe force-dformation . 5 8 Calcul du module de Young 8 9 Rapport

6、 dessai . 9 Annexe A (informative) Mthode de mesure du module de Young dune prouvette de TBC ayant une porosit importante .11 Bibliographie .14 ISO 2016 Tous droits rservs iii Sommaire Page ISO 19477:2016(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale d

7、organismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouverneme

8、ntales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les procdures utilises pour laborer le prsent document et celles destines sa m

9、ise jour sont dcrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des diffrents critres dapprobation requis pour les diffrents types de documents ISO. Le prsent document a t rdig conformment aux rgles de rdaction donnes dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (v

10、oir www. iso.org/directives). Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur

11、existence. Les dtails concernant les rfrences aux droits de proprit intellectuelle ou autres droits analogues identifis lors de llaboration du document sont indiqus dans lIntroduction et/ou dans la liste des dclarations de brevets reues par lISO (voir www.iso.org/brevets). Les appellations commercia

12、les ventuellement mentionnes dans le prsent document sont donnes pour information, par souci de commodit, lintention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement. Pour une explication de la signification des termes et expressions spcifiques de lISO lis lvaluation de la conformit, ou pou

13、r toute information au sujet de ladhsion de lISO aux principes de lOrganisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html. Le comit charg de llaboration du prsent document est lISO/TC 107, Revtements m

14、talliques et autres revtements inorganiques.iv ISO 2016 Tous droits rservs ISO 19477:2016(F) Introduction Les revtements barrires thermiques sont des systmes de matriaux de haute technologie. Ils sont gnralement appliqus sur la surface des sections chaudes de composants en superalliage base de nicke

15、l ou de cobalt, telles que les chambres de combustion, les aubes et les pales des turbines gaz dans les centrales thermiques et des moteurs davion fonctionnant de hautes tempratures. La fonction de ces revtements est de protger les substrats mtalliques exposs de manire prolonge des tempratures leves

16、 en utilisant des matriaux disolation thermique qui peuvent rsister une diffrence de temprature sensible entre les alliages porteurs de charge et les surfaces de revtement. En protgeant ces composants, les revtements permettent un fonctionnement des tempratures leves et prolongent ainsi leur dure de

17、 vie. Bien que le module de Young soit une proprit importante des revtements barrires thermiques, la norme ISO existante dcrit uniquement une mthode permettant de mesurer le module de Young de cramiques monolithiques. La prsente Norme internationale spcifie une mthode permettant de mesurer le module

18、 de Young de revtements barrires thermiques constitus de plusieurs couches formes sur un substrat par projection thermique. La mthode de mesure de la prsente Norme internationale est applicable pour le mesurage du module de Young de divers revtements obtenus par projection thermique. ISO 2016 Tous d

19、roits rservs v Revtements mtalliques et autres revtements inorganiques Mesurage du module de Young des revtements barrires thermiques par flexion de poutre 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale spcifie une mthode permettant de mesurer le module de Young dans le plan, temprature ambi

20、ante, de revtements barrires thermiques forms par projection thermique sur des substrats. 2 Rfrences normatives Les documents suivants, en tout ou partie, sont rfrencs de faon normative dans le prsent document et sont indispensables son application. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sappli

21、que. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 1463, Revtements mtalliques et couches doxyde Mesurage de lpaisseur de revtement Mthode par coupe micrographique ISO 3611, Spcification gomtrique des produits (GPS) quipemen

22、t de mesurage dimensionnel: Micromtres dextrieur Caractristiques de conception et caractristiques mtrologiques ISO 4287, Spcification gomtrique des produits (GPS) tat de surface: Mthode du profil Termes, dfinitions et paramtres dtat de surface ISO 13385 (toutes les parties), Spcification gomtrique d

23、es produits (GPS) quipement de mesurage dimensionnel ISO 7500-1, Matriaux mtalliques talonnage et vrification des machines pour essais statiques uniaxiaux Partie 1: Machines dessai de traction/compression talonnage et vrification du systme de mesure de force ISO 14188, Revtements mtalliques et autre

24、s revtements inorganiques Mthodes dessai pour mesurer la rsistance au cyclage thermique et la rsistance au choc thermique des revtements barrires thermiques 3 Termes et dfinitions Pour les besoins du prsent document, les termes et dfinitions donns dans lISO 14188 ainsi que les suivants sappliquent.

25、3.1 revtement barrire thermique TBC revtement bicouche compos dune couche de liaison (BC) mtallique et dune couche suprieure (TC) cramique visant limiter le transfert de chaleur travers le revtement, de lextrieur de la couche suprieure au substrat Note 1 larticle: Voir Figure 1. NORME INTERNATIONALE

26、 ISO 19477:2016(F) ISO 2016 Tous droits rservs 1 ISO 19477:2016(F) Lgende 1 TC 2 BC 3 substrat 4 TBC Figure 1 Vue en coupe schmatique dun TBC SOURCE: ISO 14188:2012, 3.1, modifi. 3.2 poutre composite poutre constitue de plusieurs couches 4 Principe Les mthodes fondamentales permettant de mesurer les

27、 modules de Young du substrat, de la couche de liaison (BC) et de la couche suprieure (TC) consistent mesurer la courbe force-dformation de trois types dprouvettes (substrat, substrat avec BC et substrat avec TBC) par la mthode de flexion quatre points, et effectuer des calculs conformment la thorie

28、 de la poutre composite 12345 . 5 Appareillage permettant de mesurer le module de Young Un exemple dappareillage permettant de mesurer le module de Young est reprsent schmatiquement la Figure 2. Lappareillage comprend un montage dessai de flexion quatre points, une machine dessai et un instrument de

29、 mesure de la dformation.2 ISO 2016 Tous droits rservs ISO 19477:2016(F) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 aaa l Lgende 1 montage dessai de flexion quatre points 9 prouvette 2 socle dappui 10 TBC 3 rouleau dappui 11 extensomtre 4 rouleau de charge 12 instrument de mesure de la dformation 5 dispositif de ch

30、argement a distance entre les rouleaux de charge 6 bille l distance entre les rouleaux dappui 7 machine dessai 8 force Figure 2 Appareillage type permettant de mesurer le module de Young (dans le cas o la force de traction est applique au TBC) 5.1 Machine dessai La machine dessai est spcifie conform

31、ment lISO 7500-1. 5.2 Montage dessai de flexion quatre points Le montage dessai de flexion quatre points est constitu dun dispositif de chargement, dun rouleau de chargement, dun socle dappui, dun rouleau dappui et dune bille, comme suit. a) Le dispositif de chargement, le rouleau de chargement, le

32、socle dappui, le rouleau dappui et la bille doivent avoir une rigidit suffisante pour empcher leur dformation plastique pendant les essais. b) La largeur du dispositif de chargement, du rouleau de chargement, du socle dappui et du rouleau dappui doit tre suprieure celle de lprouvette. c) La distance

33、 entre les rouleaux de chargement doit tre comprise entre 15 mm et 30 mm. d) La distance entre les rouleaux dappui doit tre gale au triple de la distance entre les rouleaux de chargement. e) Les rayons des rouleaux dappui et des rouleaux de chargement doivent tre identiques et compris entre 2,0 mm e

34、t 3,0 mm. f) La rugosit de surface Ra des rouleaux doit tre 0,4 m conformment lISO 4287. g) La bille est utilise pour sassurer que la force est rpartie de faon homogne entre les rouleaux de chargement gauche et droit. ISO 2016 Tous droits rservs 3 ISO 19477:2016(F) 5.3 Instrument de mesure de la dfo

35、rmation Linstrument de mesure de la dformation doit tre spcifi comme suit: a) linstrument de mesure de la dformation doit tre capable didentifier, avec une prcision de 1 %, la dformation mesure par lextensomtre; b) il convient normalement que la longueur de lextensomtre soit 5 mm. 6 prouvettes Les p

36、rouvettes doivent tre spcifies comme suit: a) les trois types dprouvettes, savoir prouvettes de substrat, de BC et de TBC, doivent tre utiliss; b) la forme des prouvettes est un type de poutre (voir Figure 3) et les dimensions de lprouvette doivent tre telles quindiques dans le Tableau 1; 1 l t b h

37、s a) prouvette de substrat 2 h s h b 1 l t b b) prouvette de BC (substrat avec BC) 3 2 c h h s h b 1 l t b c) prouvette de TBC (substrat avec BC et TC) Lgende 1 substrat 2 BC 3 TC l t longueur totale b largeur h s paisseur du substrat h b paisseur de BC h c paisseur de TC Figure 3 Forme des prouvett

38、es4 ISO 2016 Tous droits rservs ISO 19477:2016(F) Tableau 1 Dimensions de lprouvette Symbole Dsignation Dimension l (mm) distance entre les rouleaux dappui 3 a l t(mm) longueur totale l + 6 l t b (mm) largeur 4 b (1/6) l h s(mm) paisseur du substrat 1,5 h s 3,0 h b(mm) paisseur de BC 0,10 h bet h s/

39、20 h bpour une prouvette de BC h c(mm) paisseur de TC 0,20 h cet (h s+ h b ) /10 h cpour une prouvette de TBC c) la tolrance sur lpaisseur du substrat doit tre de 0,01 mm; d) les faces latrales des prouvettes de BC et de TBC doivent tre polies pour liminer le revtement dpos sur les faces latrales. L

40、e polissage doit tre ralis avec prcaution afin de ne pas endommager le revtement. 7 Mthode de mesure 7.1 Dimensions de lprouvette Les dimensions de lprouvette doivent tre mesures comme suit: a) la longueur totale de lprouvette doit tre mesure conformment lISO 13385; b) la largeur de lprouvette doit

41、tre mesure conformment lISO 3611; c) lpaisseur du substrat doit tre mesure conformment lISO 3611; d) lpaisseur de BC et TC doit tre mesure sur une image de la section transversale du revtement conformment lISO 1463. 7.2 Courbe force-dformation a) Lextensomtre doit tre fix sur la surface du revtement

42、 pour les prouvettes de BC et de TBC. b) Lextensomtre doit tre fix dans la partie centrale de lprouvette, paralllement la direction longitudinale, comme illustr la Figure 4. Pour une prouvette de TBC de porosit importante, o la colle utilise pour fixer lextensomtre peut pntrer de faon significative

43、dans le revtement, il convient de raliser le mesurage conformment lAnnexe A. ISO 2016 Tous droits rservs 5 ISO 19477:2016(F) Lgende 1 extensomtre 2 TC 3 BC 4 substrat Figure 4 Position de lextensomtre c) Lprouvette doit tre place dans le montage dessai de flexion quatre points, comme illustr la Figu

44、re 5 a) lorsquune force de traction est applique au revtement ou comme illustr la Figure 5 b) lorsquune force de compression est applique. La direction de la force applique au revtement doit tre dcide conformment laccord entre les parties concernes par la transaction. P/2 P/2 1 P/2 P/2 1 a) Force de

45、 traction b) Force de compression Lgende 1 extensomtre P force applique lprouvette Figure 5 Direction de la force applique au revtement lors de lessai de flexion quatre points d) La vitesse dessai doit tre 0,5 mm/min. e) Pour les prouvettes de BC et de TBC, la gamme de forces doit tre suffisamment f

46、aible pour ne pas endommager le revtement et pour empcher toute dformation plastique du substrat. f) La plage de dformation applique au revtement doit tre dcide conformment laccord entre les parties concernes par la transaction.6 ISO 2016 Tous droits rservs ISO 19477:2016(F) g) La force doit tre app

47、lique lprouvette de faon rpte jusqu ce que la courbe force- dformation soit stable dans la gamme de forces spcifie. h) Pour lprouvette de substrat, la courbe force-dformation du substrat doit tre mesure et sa pente dtermine (voir Figure 6). Le mesurage doit tre effectu trois fois sur une mme prouvette. La moyenne des pentes obtenues doit tre utilise dans le calcul du module de Young. Ce me