Super enduits pour une vie plus longue des moteurs

« Les propriétaires d'avions qui misent sur la performance du moteur – comme les lignes aériennes ou l'armée canadienne – paient des sommes exorbitantes quand celui-ci est remis à neuf plus tôt que prévu », déclare Linruo Zhao, chercheur au CNRC. « Les pièces sont conçues pour durer un certain nombre de cycles ou d'heures, mais il arrive souvent qu'elles défaillent prématurément à cause de l'érosion par le sable, la poussière et d'autres particules. En diminuant le temps d'immobilisation, les revêtements à haute performance réduiront nettement les coûts d'exploitation. »

Linruo Zhao dirige le groupe de technologie des pièces et des matériaux à l'Institut de recherche aérospatiale du CNRC (IRA-CNRC). Spécialiste des revêtements pour moteurs, il a consacré maintes années à en tester la dureté, la résistance à la corrosion et d'autres propriétés. Vers la fin des années 1990, l'IRA-CNRC a commencé à créer et à fabriquer ses propres revêtements pour les moteurs d'engins aérospatiaux. L'équipe de Linruo Zhao a d'abord recouru à la pulvérisation magnétron, avant de passer au dépôt en phase vapeur à arc cathodique, méthode qui se prêtait mieux à la production de nouveaux enduits.

Depuis 10 ans, Linruo Zhao collabore étroitement avec John Rodgers, chef technicien d'IMT. L'entreprise québécoise se spécialise dans les technologies de pointe pour créer de nouveaux ou meilleurs matériaux et procédés de nanorevêtement. Cette collaboration a débouché sur une technologie dont l'IRA-CNRC a cédé l'exploitation sous licence à IMT, qui la commercialisera plus tard cette année.

Le partenariat du CNRC avec John Rodgers touche d'autres aspects pointus de la science des matériaux. L'expertise théorique et mathématique de ce dernier aide l'équipe de Linruo Zhao à choisir les formules qui conféreront les propriétés voulues aux matériaux. IMT utilise les outils de mécanique quantique et les méthodes informatiques qu'elle a brevetés pour analyser la structure et les propriétés des nouveaux matériaux ou modifier celles des matériaux existants.

« En procédant ainsi, nous réduisons considérablement le temps passé en laboratoire pour développer de nouveaux matériaux destinés à des applications précises, explique John Rodgers. J'effectue les calculs qui définiront les nouveaux composés pendant que Linruo Zhao et ses collègues préparent les revêtements. Nos compétences se complètent et la plus grande confiance règne dans le partage des connaissances nécessaires au travail. »

John Rodgers a testé quatre revêtements anti-érosion pour les lames du compresseur et son entreprise commercialisera les deux meilleurs. « Nos revêtements sont trois à sept fois supérieurs au nitrure de titane, affirme-t-il. Ils performent 70 fois mieux que les substrats non protégés. »

L'expertise de l'IRA-CNRC s'est avérée indispensable à IMT quand elle a voulu faire certifier ses revêtements anti-érosion à nanocouches par Transports Canada et la Federal Aviation Authority américaine, étape essentielle avant leur commercialisation.

« La nouvelle technologie pourrait vraiment placer le Canada à la fine pointe de cette branche de la science des matériaux, estime John Rodgers. Un fabricant européen de turbines à gaz teste déjà nos revêtements. Dès que leur rendement supérieur sera connu, beaucoup de constructeurs et d'entreprises de remise en état de moteurs se tourneront vers nous. »