Elaboration de revêtements composites par cold spray et étude de leurs propriétés tribologiques

Un des avantages du procédé de projection dynamique par gaz froid (cold spray) est qu'il permet de considérer la réalisation de revêtements composites avec tout type de matériaux, polymères inclus, étant données les faibles températures utilisées. Ce procédé a ainsi été utilisé dans cette étude afin d'élaborer des revêtements composites à fonction tribologique, à base métallique ou polymère, possédant en particulier une bonne résistance à l'usure et au grippage, dans le but de remplacer une pièce de moteur thermique. La projection de composites par cold spray induit de nombreuses problématiques liées aux mécanismes d'adhésion qui diffèrent d'une poudre à l'autre et aux interfaces complexes générées. L'un des objectifs scientifiques majeurs a ainsi été de déterminer l'influence de la nature et des caractéristiques des poudres sur la microstructure des revêtements obtenus par cold spray, et en particulier sur les interfaces entre les particules et le substrat, ainsi que sur les propriétés tribologiques qui en découlent. Pour cela, l'influence des caractéristiques des poudres (en termes de morphologie, granulométrie, microstructure, composition chimique,…) quant à la qualité du dépôt obtenu a été étudiée, de même que les mécanismes de dépôt des polymères, encore mal connus. L'influence de l'ajout de diverses natures et morphologies de particules dures et de lubrifiants solides sur la microstructure du revêtement obtenue et donc sur ses propriétés tribologiques a de plus été étudiée. L'adhérence des revêtements a été mesurée et les propriétés tribologiques déterminées via des essais couronne/disque afin de classifier les revêtements élaborés et d'optimiser la composition du revêtement pour obtenir les propriétés recherchées. Outre les analyses expérimentales permettant d'établir les relations entre les paramètres d'entrée (liés aux poudres et au procédé) et les propriétés tribologiques, des simulations numériques ont également été menées afin d'aider à la compréhension de certains phénomènes comme les délaminations pouvant survenir au moment du refroidissement de revêtements polymères, ou encore la plus faible adhésion des particules projetées avec un angle de projection de 50° ou 60°. Cette thèse propose ainsi une démarche généralisable pour l'optimisation de revêtements composites à fonction tribologique obtenus par cold spray.