Une nouvelle solution de lubrification adaptée à l’électrification des véhicules.

Contrat doctoral 3 ans

CEMEF, Sophia Antipolis

Personnes à contacter par le candidat

pierre.montmitonnet@mines-paristech.fr

DATE DE DÉBUT SOUHAITÉ

03/10/2022

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CONTEXTE ET OBJECTIF GÉNÉRAL

L’électrification des moteurs implique de nouveaux défis en matière de lubrification et de tribologie. En effet, les contraintes thermo-mécaniques exercées sur les lubrifiants de transmission au sein des boîtes de vitesses sont d’une sévérité accrue. Une lubrification compatible avec les spécificités de l’environnement d’un moteur électrique est nécessaire : basse viscosité pour limiter les pertes visqueuses, donc propriétés tribologiques en régime limite accrues, bonne conductivité thermique et propriétés diélectriques. Par ailleurs, une amélioration de l’efficience et l’autonomie des véhicules électriques impose une réduction de son poids. L’utilisation de nouvelles solutions matériaux dans les systèmes de transmission, telles que les alliages légers à haute performance, est un levier important pour l’allègement des structures. Cependant, les additifs à action tribologique synthétisés à l’heure actuelle pour les aciers sont moins efficaces sur ces alliages. Plus important, les mécanismes d’interactions tribo-chimiques entre les additifs et les surfaces autres qu’en alliages ferreux restent très peu documentés dans la littérature.

Dans le cadre de ce projet de thèse, nous proposons d’utiliser des nanoparticules dans des lubrifiants [4] comme un ‘catalyseur’ pour améliorer l’efficacité des additifs à action tribologique vis-à-vis d’alliages autres que les aciers [5]. L’approche proposée est holistique, traitant à la fois la nature des surfaces en contact, les additifs de lubrification (anti-usure, limiteurs de frottement) et les spécificités des conditions de contact dans un e-véhicule. La thèse aura pour finalité de comprendre la nature des interactions entre les nanoparticules et les additifs de lubrification, et leur impact sur la cinétique et la durabilité des tribofilms formés en fonction des surfaces en contact.

RÉSUMÉ DU TRAVAIL

  • Optimisation de la dispersion/stabilité des nanoparticules dans le lubrifiant
  • Etude des performances tribologiques du nano-lubrifiant dans un contact non ferreux sous régime de lubrification mixte/ limite en comparaison avec un contact en acier
  • Mise en place d’essais tribologiques avec une cinématique de roulement/glissement pour mimer à l’échelle laboratoire les sollicitations dans un système de transmission
  • Analyse et compréhension des mécanismes de lubrification faisant intervenir des interactions entre les nanoparticules, le package d’additif et les surfaces en contact
  • Evaluation de la durabilité des tribofilms : ce travail sollicitera une platine d’essais micromécanique in situ MEB dont les développements actuels permettent de réaliser des essais d’indentation, de rayure et de compression en régime quasi statique.

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