Une avancée révolutionnaire dans le domaine de la science des matériaux a été récemment réalisée par des chercheurs de l'Université Cornell à New York. Cette équipe de scientifiques a étudié les effets dévastateurs des vitesses supersoniques sur les particules métalliques, et a découvert une limite critique, au-delà de laquelle les liaisons métalliques se détériorent. Cela pourrait avoir des conséquences significatives pour diverses industries, en particulier celles utilisant des procédés comme la fabrication additive et le revêtement par projection à froid.

Recherche spectaculairement innovante

Les chercheurs ont mis au point une plateforme laser optique capable de propulser de minuscules projectiles métalliques à des vitesses incroyables, dépassant celles du son. Chaque microprojectile, mesurant environ 20 micromètres de diamètre, a été tiré sur une surface d'aluminium. Des caméras à haute vitesse ont capturé les impacts, révélant que les particules atteignaient une vitesse vertigineuse de 1 337 mètres par seconde.

Il a été constaté que la force de liaison des métaux augmentait avec la vitesse d'impact, mais qu'elle commençait à décroître dès 1 060 mètres par seconde. À cette vitesse critique, les particules peinaient à s’adhérer à la surface, et cet effet se renforçait encore aux 1 337 mètres par seconde, contredisant ainsi l'idée reçue selon laquelle des vitesses plus élevées améliorent la qualité des liaisons.

Un phénomène intrigant découvert

Mostaafa Hassan et Qi Tang, chercheurs responsables de l'étude, ont mis en exergue un phénomène fascinant : l'intensification de la récupération élastique. À des vitesses extrêmes, le matériau n'absorbe plus l'énergie par déformation, mais plutôt la stocke en tension élastique, entraînant un rebond des particules après impact. Ce phénomène a pour effet d'étirer et d'endommager l'interface, compromettant ainsi la solidité des liaisons métalliques.

Des recherches à approfondir

Qi Tang a souligné que des vitesses excessives pouvaient provoquer non seulement une érosion, mais aussi une fusion des surfaces, ce qui perturbe davantage la formation correcte des liaisons. Il exprime toutefois l’espoir que ces découvertes permettront d’optimiser les processus de fabrication en éclairant les véritables causes de l’érosion.

Bien que l'étude ait principalement porté sur l'aluminium, les chercheurs estiment que ces mécanismes de liaison sont applicables à une grande variété de métaux et alliages. Ils prévoient d'explorer prochainement l'influence de la taille des particules sur l'adhésion et de déterminer comment modifier la composition des particules et des surfaces pourrait améliorer encore mieux les connexions.

Impact sur les industries

Cette découverte pourrait révolutionner les pratiques industrielles concernant le revêtement par projection à froid et d'autres techniques de fabrication. Une meilleure compréhension des limites de la vitesse supersonique dans la création de liaisons métalliques pourrait permettre le développement de matériaux plus solides et durables, améliorant ainsi la qualité et l'efficacité des produits manufacturés.

Les implications de ces découvertes pourraient aller bien au-delà de simples optimisations ; elles pourraient également ouvrir la voie à des méthodes de fabrication totalement nouvelles. Les industries doivent maintenant faire face au défi de réévaluer leurs processus pour tirer pleinement parti de cette percée et surmonter les obstacles posés par les vitesses supersoniques.

Avec la science des matériaux en constante évolution, il est intriguant de se demander quelles autres révélations se profilent à l'horizon. Comment ces nouvelles connaissances transformeront-elles l'avenir de la fabrication additive et des revêtements métalliques ? Les industries seront-elles suffisamment agiles pour intégrer rapidement ces découvertes et améliorer leurs produits ? Les réponses restent encore à découvrir.