Elaboration et étude mécanique et physico-chimique d’un matériau à matrice métallique

Abstract

La réparation des outils de forage usés et endommagés dans les industries pétrolières pourrait réduire de manière significative les coûts de forage et, par conséquent, les émissions de matériaux toxiques. La présente étude démontre une solution à ce problème en utilisant la technologie de rechargement en atmosphère inerte (TIG) à base de WC-Ni/Cr, par laquelle un composite à matrice métallique (CMM) à base de WC préalablement élaboré par infiltration et endommagé est rechargé. L'analyse de la microstructure de l'échantillon récupéré a révélé une remarquable activité de diffusion des éléments Cr et Cu à travers l'interface composite/revêtement. Cette inter-diffusion a appauvri les particules de WC des deux côtés, ce qui a renforcé la liaison métallique de l'interface, créant ainsi une adhésion durable et solide. Une quantité importante de particules de WC a été fragmentée et dissoute dans la matrice métallique Ni/Cr, ce qui a entraîné la formation de Cr23C6, de carbures W2C et de carbures Ni2W4C secondaires. Nous avons observé une augmentation de plus de 100 % de la micro-dureté de la matrice métallique de l'échantillon réparé par rapport à l'échantillon infiltré. Les essais tribologiques des échantillons infiltrés et réparés par TIG dans des environnements secs, humides et diesel ont révélé que le coefficient de frottement le plus élevé (0,75) a été enregistré par l'échantillon infiltré dans des conditions sèches avec la perte d'usure la plus élevée (0,8 mg), tandis que l'échantillon réparé par TIG a montré des propriétés d'usure améliorées. Ceci a été attribué au changement du mécanisme d'usure, du détachement des particules de WC à l'usure abrasive et oxydative par la formation de films d'oxyde SiO2 et WO3. Ainsi, le processus de rechargement est une nouvelle technologie prometteuse pour la récupération des composites à matrice métallique à base de WC, améliorant leur durée de vie ainsi que leurs propriétés mécaniques et tribologiques.