Thèse soutenue

Elaboration de matériaux composites modèles unifilamentaires à fibres longues SiC et matrice silice sol-gel et caractérisation micromécanique de l'interface

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Auteur / Autrice : Mohamed Haisam Ibrahim
Direction : Michel Murat
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des Matériaux
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Mots clés

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Résumé

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Dans l'objectif d'une analyse fine de l'interface fibre-matrice dans les composites, des composites modèles unifilamentaires ont été élaborés par une nouvelle méthode consistant à incorporer différents types de fibres longues (SiC) dans un sol de silice (TMOS), puis à réaliser la gélification, le séchage et la densification de la matrice. Le séchage a été effectué, soit à l'air, soit en conditions supercritiques ce qui a conduit respectivement à des xérogels ou des aérogels. La transformation en silice vitreuse de ces gels a été réalisée par densification à 900 °c pour les premiers et 1300-1325 °c pour les seconds. Le séchage supercritique du gel (aérogel) a permis en particulier d'obtenir une interface sans micro-fissuration autour de la fibre. La détermination des propriétés interfaciales des échantillons obtenus a impliqué des essais micromécaniques qui ont été effectués en utilisant deux techniques expérimentales ayant nécessité la mise au point de montages originaux : -Un montage d'extraction "pull-out" de la fibre incorporée dans un échantillon cylindrique, - Un montage de micro-indentation, piloté par ordinateur, permettant de réaliser des essais de "push-out" et "push-back" en travaillant sur des échantillons minces. La comparaison des contraintes interfaciales mesurées par les deux techniques, a permis de mettre en évidence: - pour tous les échantillons, l'intervention d'un effet de Poisson ; - pour les échantillons à matrice ex-aérogel : l'intervention de la température de densification sur les contraintes interfaciales qui sont plus élevées pour un traitement à 1300°C, température pour laquelle le retrait de l'aérogel est maximal; le rôle du revêtement sur les fibres et son épaisseur; le rôle de la rugosité de surface des fibres. Par ailleurs, pour tous les types de composites élaborés un phénomène d'usure a été mis en évidence pendant le glissement des fibres, phénomène qui a été plus précisément analysé dans le cas de l'essai d'extraction.