Elaboration de fils composites C-Al à la pression atmosphérique : effets de couches de carbures de titane à l'interface fibre-matrice

par Sonia Pastor

Thèse de doctorat en Sciences. Physico-chimie des matériaux

Sous la direction de Christiane Vincent.

Soutenue en 1996

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Christiane Vincent.


  • Résumé

    L'objectif final de ce travail est la mise au point d'un procede d'elaboration en continu par voie liquide, a la pression atmospherique, de fils composites a matrice d'aluminium renforces par des fibres de carbone. Pour surmonter les problemes d'incompatibilite chimique et d'absence de mouillabilite entre le renfort et l'aluminium liquide, nous avons etudie le role et l'effet d'un revetement de carbure de titane. Les resultats des deux etapes (elaboration de tic et realisation de composites) constituent l'essentiel de ce memoire: les conditions operatoires ont ete optimisees sur differentes fibres commerciales, en tenant compte des proprietes mecaniques des fibres extraites des matrices. Comme methode de revetement, nous avons developpe un procede qui repose sur la reaction entre la surface de la fibre et le titane dissous dans un metal inerte vis-a-vis du carbone (sn). Sa mise au point a conduit a l'obtention de fils composites c/sn. Sur substrats massifs de graphite et sur fibres, nous avons precise la nature des interactions fibres/etain-titane et nous avons montre qu'en modifiant la composition du bain metallique fondu, nous pouvons obtenir a l'interface c/sn soit une couche unique de tic, soit une double couche tic-ti#2snc. L'obtention de couches fines, regulieres sur chaque filament d'une meche et protegees de l'oxydation, constitue l'interet majeur de ce procede. L'elaboration de fils c/al consiste a faire defiler un fil c/sn dans l'aluminium fondu. Nous demontrons que les carbures de titane agissent effectivement comme agent mouillant. Cependant, leur efficacite comme barriere de diffusion parait moins bonne: le remplacement de sn par al necessite une temperature nettement superieure a 660c, et a hautes temperatures ( 900c), ti#2snc reagit rapidement avec l'aluminium et la couche tic n'est pas etanche. La recherche des conditions (temperature, vitesse de defilement, elements d'alliages) qui satisfassent a la fois a l'obtention de fils composites c/al en continu et a la conservation des proprietes mecaniques des fibres fait l'objet de la seconde partie de ce travail. La temperature de 800c et une duree d'immersion dans le bain metallique de l'ordre d'une minute semblent etre une solution de compromis: la formation de carbure d'aluminium provenant de l'attaque de la fibre est ainsi tres limitee et l'abaissement de la valeur de la contrainte a rupture des filaments extraits de la matrice est nettement inferieure a 10%

  • Titre traduit

    Elaboration of c/al composite wires under an argon atmosphere. Effects of titanium carbide coatings between carbon fibers and a metallic matrix


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Informations

  • Détails : 1 vol. (203 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 197-203

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  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
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