Development of Fe3Al-Based HVOF Coatings for Wear-Resistant Applications

Le vieillissement des infrastructures, caractérisé par la détérioration des propriétés de surface, est causé par l'action de l'usure, la corrosion ou la synergie des deux. C'est un problème commun à plusieurs secteurs industriels tels que l'hydroélectricité, l'aérospatiale, l'automobile, etc. Les conséquences de ce phénomène peuvent varier de la perte de l'efficacité du système, de l'augmentation du coût de la réparation, de la maintenance ou du remplacement des pièces. La dégradation des composants commence souvent par la surface. Pour cette raison, l'ingénierie de surface peut être utilisée pour fournir à la surface des propriétés adéquates ou des revêtements protecteurs pour prévenir ou retarder l'enlèvement de la matière. L'usure se produit dans des situations où au moins deux surfaces solides en mouvement relatif interagissent. De telles interactions sont à prévoir lorsqu'une surface est exposée à des contacts tribologiques résultant de l'altération des propriétés de surface. Dans ce contexte, l'enlèvement de la matière est généré par divers modes de dégradation qui comprennent l'abrasion, la fatigue, l'adhésion et l'oxydation. En effet, plusieurs modes de dégradation peuvent avoir lieu simultanément dans un processus d'usure. Lorsque la perte de la matière d'une surface est provoquée par des réactions chimiques ou électrochimiques avec l'environnement (liquide ou gazeux), le processus est appelé corrosion. Afin de répondre à ces préoccupations, l'objectif principal de cette thèse de doctorat vise à développer des matériaux résistants à l'usure à base d'aluminure de fer (Fe3Al) en utilisant le concept de modification structurelle par l'ajout de particules dures et en contrôlant la microstructure. Les principaux résultats de cette recherche sont présentés sous forme d'articles dans des revues à comité de lecture. Dans le premier article, l'influence de l'ajout du BN, du traitement thermique et du temps de broyage sur les propriétés mécaniques et tribologiques des revêtements composites à base de Fe3Al ont été étudiées. Dans ce contexte, le broyage à boulets a été appliqué sur le mélange de poudres de Fe3Al et de BN à différentes énergies. Ensuite, les revêtements ont été déposés à partir de poudres broyées en utilisant la technique HVOF (High Velocity Oxy-Fuel), et leurs propriétés mécaniques et tribologiques ont été évaluées. Il a été montré que les revêtements avec les grandes inclusions céramiques réparties aléatoirement dans la matrice Fe3Al présentent une performance d'usure plutôt médiocre.