Compatibilité Structurelle FCC/FCC Permettant une Lubrification Synergique, une Anti-Usure et une Érosion de Cavitation du Revêtement Composite Al10Cr28Co28Ni34/Ag dans le Kérosène d'Aviation

KNOXVILLE, TN, 13 octobre 2026 /24-7PressRelease/ -- Cette étude tire parti des avantages des alliages métalliques à structure CFC en termes d'absorption d'énergie lors de la déformation plastique et de faible réduction du frottement induite par le cisaillement. Un nouveau revêtement composite en alliage à haute entropie Al10Cr28Co28Ni34/Ag a été conçu et fabriqué par projection thermique à flamme oxyacétylénique à grande vitesse (HVOF). Bénéficiant du fait que les deux phases constitutives partagent une structure CFC, le revêtement présente des comportements de réponse similaires lorsqu'il est soumis à des forces externes telles que le frottement et l'impact. De plus, combiné à l'effet de roulement des particules sphériques formées in situ à l'interface de frottement, le revêtement atteint une excellente lubrification synergique, une résistance à l'usure et une protection contre l'érosion par cavitation dans le kérosène d'aviation à faible viscosité : 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/h. Ces résultats offrent une nouvelle perspective pour relever le défi commun des dommages combinés d'usure et d'érosion par cavitation dans les couples de frottement des pompes à carburant des moteurs aéronautiques. Les résultats de recherche associés sont publiés dans « Tribology Advances » sous le titre « FCC/FCC structural compatibility enabling synergistic lubrication, anti-wear and cavitation erosion of Al10Cr28Co28Ni34/Ag composite coating in aviation kerosene ».

Contexte

En tant que « cœur » d'un moteur aéronautique, la performance et la fiabilité de la pompe à carburant affectent directement la sécurité des vols. Le palier de butée est un composant de support critique à l'intérieur de la pompe, qui supporte la charge axiale transmise par les engrenages par contact frontal, maintient la précision de positionnement et assure l'étanchéité. Le kérosène d'aviation a une viscosité extrêmement faible, ce qui rend difficile la formation d'un film d'huile continu et stable à l'interface de contact entre le palier et les engrenages sous rotation à grande vitesse. Cela conduit non seulement facilement à une défaillance de lubrification et à l'usure du palier, mais induit également facilement la cavitation, causant des dommages par érosion de cavitation, affectant finalement l'efficacité de livraison du carburant.

Bien que les matériaux de revêtement existants, représentés par les revêtements lubrifiants solides liés (BSLC), puissent résoudre le problème de l'usure dans des conditions de pénurie d'huile, ils ont du mal à fournir simultanément une protection contre l'érosion par cavitation. Les difficultés clés résident dans : I) la phase matricielle des revêtements traditionnels, tels que les résines organiques, a une résistance insuffisante et une mauvaise résistance à la chaleur, ce qui les rend sujets à une rupture par fracture sous l'action combinée de charges d'impact intenses et de la chaleur de cavitation générée par l'effondrement des bulles ; II) l'important désaccord de propriétés entre la phase matricielle et la phase lubrifiante conduit à des comportements de déformation incompatibles sous des forces externes, provoquant une fissuration aux limites de phase et accélérant l'élimination sélective des charges lubrifiantes ; III) les matériaux conventionnels utilisés comme phase matricielle de revêtement ont du mal à atteindre un équilibre entre la réduction du frottement, la résistance à l'usure et la résistance à l'érosion par cavitation.

Grâce à une revue de la littérature sur les matériaux métalliques qui présentent de bonnes propriétés lubrifiantes et une résistance à l'érosion par cavitation, nous avons constaté que la plupart d'entre eux sont principalement à structure CFC, y compris les lubrifiants solides (par exemple, Au, Ag, Cu) et les alliages résistants à l'érosion par cavitation tels que le bronze d'aluminium, le bronze de nickel-aluminium et l'alliage à haute entropie (HEA) Al10Cr28Co28Ni34. Cela est probablement attribuable aux systèmes de glissement abondants dans les structures CFC, qui favorisent le glissement sous des forces de cisaillement et accommodent une plus grande déformation sous chargement d'impact, réduisant ainsi le frottement et dissipant l'énergie d'impact, respectivement. En raison des quatre effets principaux, l'HEA Al10Cr28Co28Ni34 possède non seulement la capacité d'écrouissage élevée intrinsèque aux métaux CFC, mais présente également une résistance substantiellement plus élevée que les homologues CFC conventionnels. Cela lui permet de confiner la déformation causée par l'impact de charge dans une certaine plage, ce qui se traduit par une résistance exceptionnellement excellente à l'érosion par cavitation. Inspiré par cela, le présent travail (doi : https://doi.org/10.3724/trad-20260019) propose une approche de recherche qui exploite la compatibilité structurelle entre l'HEA Al10Cr28Co28Ni34 et l'Ag pour concevoir et fabriquer un revêtement composite intégrant lubrification, résistance à l'usure et protection contre l'érosion par cavitation, visant à traiter plus efficacement les dommages combinés causés par l'usure et l'érosion par cavitation dans les couples de frottement des pompes à carburant.

Points forts

Proposition d'une conception compatible structurellement CFC/CFC pour réduire l'érosion par cavitation et l'usure

La réponse structurelle coordonnée à la force produit un revêtement uniforme à résistant à la fatigue

La capacité de charge de l'HEA et la formation de film à faible cisaillement de l'Ag résolvent la lubrification en pénurie d'huile

La formation de particules sphériques et le mécanisme de roulement-glissement ont été prouvés

Atteindre une usure quasi nulle et une résistance à long terme à l'érosion par cavitation dans un seul revêtement

Références
DOI
10.3724/trad-20260019

URL de la source originale
https://doi.org/10.3724/trad-20260019

Informations de financement
Cette recherche a été financée par le Projet majeur national des sciences et technologies (numéro de subvention J2022-VI-0006-0037), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (numéro de subvention 52175200), le Programme de recherche prioritaire stratégique de l'Académie chinoise des sciences (numéro de subvention XDB0470102), l'Association pour la promotion de l'innovation des jeunes de l'Académie chinoise des sciences (numéro de subvention 2020416) et le Projet de talents jeunes Longyuan. Les auteurs apprécient les commentaires utiles des évaluateurs.

À propos de Tribology Advances
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