Une solution à un phénomène déroutant peut ouvrir la voie à une amélioration de l’efficacité de la pulvérisation à froid – Technoguide

Une équipe internationale de chercheurs a résolu un phénomène déroutant selon lequel des structures étrangement belles, semblables à des vortex, apparaissent entre des matériaux déposés sur des composants d’ingénierie utilisés dans de multiples contextes – des navettes spatiales aux articles ménagers et aux véhicules de transport quotidiens.

La découverte pourrait finalement améliorer l’efficacité du processus de dépôt «Cold Spray» (CS) à partir duquel ces structures sont formées – une considération non négligeable d’un point de vue financier ou fonctionnel étant donné que certains des matériaux créés par CS sont poussés à la limite dans l’espace.

La découverte est présentée sur la couverture de la revue internationale, Materials & Design.

Spray à froid (CS) et efficacité de dépôt (DE)

CS permet la formation de revêtements, typiquement métalliques, sur un matériau de substrat. La technique est très utile car elle ne nécessite pas que les ingénieurs atteignent la température de fusion des matériaux pour combiner les revêtements et les substrats.

Les particules (ou poudre métallique) d’un diamètre typique d’environ la moitié de la taille d’un cheveu humain sont propulsées à des vitesses supersoniques via un gaz accélérateur sur une surface de substrat.

La déformation plastique est la clé de ce processus; chaque minuscule particule se déforme à l’impact et déclenche un processus de liaison complexe qui se traduit par une adhérence du substrat et une adhérence particule-particule après la formation d’une première couche de dépôt.

Cependant, toutes les particules n’adhèrent pas. L’efficacité de dépôt (DE) mesure le rapport entre le dépôt et le rebond. Par exemple, un DE de 50% signifie que seulement 50% du flux de particules entrant ont adhéré à la zone de revêtement.

L’inefficacité du processus est un obstacle majeur étant donné qu’il s’agit d’une technique coûteuse, donc l’augmentation de l’efficacité (et la réduction des coûts) est un objectif clé de la recherche.

Les structures en forme de vortex

Depuis un certain temps, les ingénieurs observent d’étranges structures de type vortex à l’emplacement de l’interface, entre les revêtements et les substrats. Ils sont beaucoup plus petits que les particules, ce qui présentait un puzzle: que sont-ils et comment se forment-ils?

De plus, ces structures n’apparaissent pas toujours et, quand elles le font, elles apparaissent de manière assez aléatoire.

Rocco Lupoi, professeur assistant à la Trinity College Dublin’s School of Engineering, qui est le chef de projet, a fait équipe avec des collègues proches et des experts en Chine, aux États-Unis, en République tchèque et avec le Advanced Microscopy Laboratory (AML) de TCD pour résoudre le puzzle.

Il a dit:

“Nous avons découvert que les tourbillons d’interface ne se forment que lorsque le processus CS ne fonctionne pas très bien, et a donc de faibles valeurs DE. Avec une faible efficacité de dépôt, la plupart des particules pulvérisées rebondissent après leur impact. En provoquant une déformation plastique sévère du premier- revêtement de couche et substrat, cela se traduit par un «effet de marteau», qui conduit à la formation des tourbillons.

“Cette formation dépend également de la combinaison de matériaux de revêtement-substrat où les matériaux de revêtement doivent avoir une densité suffisamment élevée pour générer suffisamment d’énergie pour créer une grande déformation plastique du revêtement et du substrat de la première couche. De plus, les matériaux du substrat ne peuvent pas être trop durs de sorte que une déformation plastique peut y être induite.

«Potentiellement, notre découverte peut aider à améliorer l’adhérence entre les revêtements projetés à froid et les substrats. Pour en bénéficier, tout en conservant une économie de processus raisonnable, on pourrait d’abord créer une interface de mélange par dépôt à faible DE, suivi de la production du revêtement utilisant des paramètres de traitement optimisés. “

Shuo Yin, professeur adjoint à la Trinity’s School of Engineering, qui est le premier auteur de l’article et le scientifique principal de ce travail, a ajouté:

«Ce fut un grand effort multidisciplinaire et a mis en lumière un phénomène qui a intrigué la communauté pendant un certain temps. Le processus CS ne fonctionne pas via la fusion de la matière première, ce qui est avantageux car cela signifie qu’il y a limité à zones non affectées par la chaleur, changements microstructuraux ou distorsions à craindre sur les produits finis.

“Malgré les progrès, CS reste un processus en cours de développement, donc une partie de notre travail est axée sur l’amélioration des performances de dépôt, la qualité du revêtement et la force d’adhérence du revêtement du substrat. Nous espérons que cette découverte ouvrira la voie à de nouvelles améliorations sur ce front.”

.

Lire plus

A propos Technoguide

Voir aussi

Apple prépare un casque AR à 1000 $ en 2022, avec une paire de lunettes intelligentes qui arriverait en 2025

Selon un nouveau rapport, Apple devrait se lancer dans le secteur de la réalité augmentée …

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Défiler vers le haut