Elaboration et caractérisation de composites C/AL : infiltration de mèches de fibres traitées

Fabrication and physical characterization of c/al composites: infiltration of treated fibres bundles

• Auteur / Autrice : Sandrine Pelletier
• Direction : Yves Bienvenu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites

Fibres de carbone

Résumé

Cette etude porte sur la mise au point d'un procede d'elaboration par voie liquide de fils composites c/al. Le principe repose sur un defilement en continu des fibres dans le bain (temps de contact inferieur a 10s). L'absence de mouillage entre le carbone et l'aluminium ainsi que l'attaque des fibres par le metal rendent necessaires les traitements de surface et nous ont amenes a etudier les aspects capillaires et interfaciaux. Les meches ont ainsi ete traitees au k#2zrf#6, agent mouillant des renforts ceramiques par l'aluminium, et les fibres sont protegees par une couche de 50nm de carbures tic, sic ou b#4c deposes par c. V. D. Reactive. Si le traitement aux fluorures se revele indispensable pour la reussite de l'elaboration, son efficacite est conditionnee par la nature chimique de la surface des fibres. La quantite de fluorures necessaire a l'infiltration varie de 1. 5mg/cm#2 pour les fibres non revetues a 0. 3mg/cm#2 pour les fibres traitees tic. Ces differences ont ete expliquees dans le cadre de la theorie du mouillage entre les ceramiques et les metaux en detaillant le role des elements presents a l'interface et des reactions dans le mecanisme d'infiltration. La comprehension des phenomenes de germination et de croissance des carbures d'aluminium nous a permis de cerner les limites de l'elaboration de ces composites par voie liquide. Nous avons ainsi etabli une relation directe entre la reactivite de la fibre t300 et la structure des cristallites de graphite qui la constitue. Enfin, l'interet que presente un depot protecteur de carbure tant pour l'infiltration que pour les proprietes mecaniques des fibres revetues, des fils et des plaques elabores est discute a l'aide d'essais de traction et d'observations microstructurales. La faiblesse relative des contraintes a rupture des fils obtenues (400mpa) est due a l'existence de liaisons fortes entre la fibre, le depot et la matrice et non a l'utilisation du k#2zrf#6 ou a une degradation des fibres par le metal