Une équipe de recherche a développé un revêtement composite en alliage à haute entropie qui assure simultanément lubrification, résistance à l'usure et protection contre l'érosion par cavitation dans le kérosène d'aviation à faible viscosité. Ces travaux, publiés dans Tribology Advances, répondent à un défi persistant dans les pompes à carburant des moteurs aéronautiques, où les roulements de butée fonctionnent dans des conditions de disette d'huile qui provoquent usure et dommages par cavitation.
Le revêtement, désigné Al10Cr28Co28Ni34/Ag, a été fabriqué par projection thermique à flamme supersonique (HVOF). Sa conception exploite la structure cubique à faces centrées (CFC) partagée par l'alliage à haute entropie (AHE) Al10Cr28Co28Ni34 et l'argent. Comme les deux phases ont la même structure cristalline, elles se déforment de manière similaire sous frottement et impact, réduisant les concentrations de contraintes aux joints de phases qui conduisent typiquement à la fissuration et à la perte de matière dans les revêtements conventionnels.
Les résultats d'essais dans le kérosène d'aviation ont montré un coefficient de frottement inférieur à 0,1, un taux d'usure proche de zéro et un taux de perte de masse par érosion de cavitation inférieur à 0,1 mg par heure. Les chercheurs attribuent cette performance à la formation de particules sphériques à l'interface de frottement, qui roulent entre les surfaces et contribuent à un mécanisme de roulement-glissement. L'AHE assure la capacité de charge et l'écrouissage, tandis que l'argent agit comme lubrifiant solide à faible cisaillement.
Les résultats, détaillés dans l'étude disponible à l'adresse https://doi.org/10.3724/trad-20260019, offrent une nouvelle stratégie pour protéger les couples de frottement des pompes à carburant. Les revêtements lubrifiants solides liés existants peuvent réduire l'usure dans des conditions de disette d'huile, mais échouent souvent sous cavitation car leurs matrices en résine organique ont une résistance et une tenue thermique insuffisantes. La conception tout-métallique CFC/CFC du nouveau revêtement évite ces limitations.
Pour l'industrie aéronautique, les implications sont importantes. Les pompes à carburant sont essentielles à la fiabilité des moteurs, et l'usure ou l'érosion par cavitation peut réduire l'efficacité de la distribution de carburant et compromettre la sécurité des vols. Un revêtement qui résiste aux deux modes d'endommagement pourrait prolonger la durée de vie des composants, réduire la maintenance et améliorer la disponibilité opérationnelle. Cette recherche a été soutenue par le Grand Projet National de Science et Technologie, la Fondation Nationale des Sciences Naturelles de Chine, l'Académie Chinoise des Sciences et d'autres programmes.
Au-delà de l'aviation, le concept de compatibilité CFC/CFC pourrait être adapté à d'autres systèmes tribologiques où des lubrifiants à faible viscosité et la cavitation sont présents, comme dans les pompes marines ou industrielles. L'étude souligne comment l'accord structural entre les phases du revêtement peut libérer des propriétés combinées difficiles à obtenir avec les conceptions de matériaux conventionnelles.
