Un equipo de investigación ha desarrollado un recubrimiento compuesto de aleación de alta entropía que proporciona simultáneamente lubricación, resistencia al desgaste y protección contra la erosión por cavitación en queroseno de aviación de baja viscosidad. El trabajo, publicado en Tribology Advances, aborda un desafío persistente en las bombas de combustible de los motores aeronáuticos, donde los cojinetes de empuje operan en condiciones de escasez de aceite que causan desgaste y daño por cavitación.
El recubrimiento, designado Al10Cr28Co28Ni34/Ag, se fabricó mediante proyección térmica de alta velocidad con combustible oxígeno (HVOF). Su diseño aprovecha la estructura cúbica centrada en las caras (FCC) compartida tanto por la aleación de alta entropía (HEA) Al10Cr28Co28Ni34 como por la plata. Dado que ambas fases tienen la misma estructura cristalina, se deforman de manera similar bajo fricción e impacto, lo que reduce las concentraciones de tensión en los límites de fase que normalmente provocan grietas y pérdida de material en los recubrimientos convencionales.
Los resultados de las pruebas en queroseno de aviación mostraron un coeficiente de fricción inferior a 0,1, una tasa de desgaste cercana a cero y una tasa de pérdida de masa por erosión por cavitación inferior a 0,1 mg por hora. Los investigadores atribuyen este rendimiento a la formación de partículas esféricas en la interfaz de fricción, que ruedan entre las superficies y contribuyen a un mecanismo de rodadura-deslizamiento. La HEA proporciona capacidad de carga y endurecimiento por deformación, mientras que la plata actúa como lubricante sólido de bajo cizallamiento.
Los hallazgos, detallados en el estudio disponible en https://doi.org/10.3724/trad-20260019, ofrecen una nueva estrategia para proteger los pares de fricción de las bombas de combustible. Los recubrimientos lubricantes sólidos aglomerados existentes pueden reducir el desgaste en condiciones de escasez de aceite, pero a menudo fallan bajo cavitación porque sus matrices de resina orgánica tienen resistencia y resistencia al calor insuficientes. El diseño totalmente metálico FCC/FCC del nuevo recubrimiento evita estas limitaciones.
Para la industria de la aviación, las implicaciones son significativas. Las bombas de combustible son críticas para la fiabilidad del motor, y el desgaste o la erosión por cavitación pueden reducir la eficiencia de suministro de combustible y comprometer la seguridad del vuelo. Un recubrimiento que resista ambos modos de daño podría prolongar la vida útil de los componentes, reducir el mantenimiento y mejorar la preparación operativa. La investigación fue apoyada por el Proyecto Nacional de Ciencia y Tecnología, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Academia de Ciencias de China y otros programas.
Más allá de la aviación, el concepto de compatibilidad FCC/FCC podría adaptarse a otros sistemas tribológicos donde están presentes lubricantes de baja viscosidad y cavitación, como en bombas marinas o industriales. El estudio subraya cómo la correspondencia estructural entre las fases del recubrimiento puede desbloquear propiedades combinadas que son difíciles de lograr con diseños de materiales convencionales.
