Cibles en borure pour des matériaux de revêtement améliorés

En association avec Oerlikon Surface Solutions AG et l’Institute of Materials Science and Technology de la Vienna University of Technology, Plansee Composite Materials GmbH effectue des recherches sur l’amélioration des matériaux de revêtement au sein d’un laboratoire Christian Doppler.

Cibles en borure (en commençant en haut à gauche) : CrB2, TaB2, VB2, TiB2, ZrB2, NB2 et W2B5

Les revêtements de protection sont soumis à des conditions très difficiles. Après tout, leur travail consiste à améliorer l’efficacité, la facilité d’utilisation et la durée de vie des composants de précision, qui incluent des articles tels que des outils de coupe, des pales de turbines et des vannes dans le secteur automobile. Un programme intensif de recherches ayant pour objet l’élaboration de nouveaux matériaux de revêtement sur-mesure est en cours afin de répondre à ces exigences particulièrement strictes. Les revêtements à base de borures sont très prometteurs : ils offrent un vaste champ d’application et sont utilisés comme revêtements de protection contre l’érosion et l’usure résistants aux températures extrêmement élevées, barrières anti-l’oxydation et barrières thermiques, par exemple. Une grande partie de ces recherches manque cruellement alors que des connaissances plus approfondies sont requises sur les matériaux de revêtement à base de borure si leur utilisation doit s’intensifier. C’est pourquoi Plansee Composite Materials GmbH mène des recherches sur les diborures ternaires en collaboration avec Oerlikon Surface Solutions AG et l’Institute of Materials Science and Technology de la Vienna University of Technology. Ces recherches nécessitent la sélection de combinaisons de diborures et leur dépôt à titre expérimental afin de former des systèmes ternaires. Cela implique un processus de copulvérisation faisant appel aux cibles en diborure ultra pur de Plansee Composite Materials GmbH, avec des matériaux tels que CrB2, TaB2, VB2, TiB2, ZrB2, NB2 et W2B5. Ces recherches couvrent une grande variété de compositions chimiques des revêtements et permettent l’étude des propriétés de ces matériaux.

Les revêtements composés de W1-xTaxB2 s’avèrent prometteurs. L’ajout maximal de 26 % de tantale à la structure cristalline α privilégiée du WB2 augmente la stabilité thermique de 800 °C à 1 400 °C. L’équipe de chercheurs menée par Paul Mayrhofer et Helmut Riedl a pu fournir des preuves théoriques et empiriques indiquant que cet effet repose sur la stabilisation du vide de la structure cristalline. L’équipe a par ailleurs prouvé dans de nombreuses publications que l’ajout de tantale n’avait pas d’impact négatif sur la ténacité à la rupture extrêmement élevée d’un WB2 α. Ceci revêt une importance fondamentale puisque, jusqu’à présent, il n’a pas été possible de trouver des applications pour la plupart des diborures en raison de leur friabilité. Pour les conclusions qu’il a mises en lumière avec ses recherches, Vincent Moraes, étudiant doctorant de l’équipe de recherche de la Vienna University of Technology, s’est vu récompensé du Gold Metal Award lors de la conférence internationale ICMCTF au mois d’avril 2018.


Vous pourrez en découvrir davantage sur les borures ternaires au mois de septembre lors du 83e atelier IUVSTA à Vadstena (Suède).