Interfaces de composites sic nicalon 202/matrice pyrex : correlations entre proprietes macroscopiques-mecaniques et electromagnetiques-et microscopiques

Interfaces de composites fibres sic nicalon 202 / matrice pyrex : correlations entre proprietes macroscopiques - mecaniques et electromagnetiques - et microscopiques

• Auteur / Autrice : EMMANUELLE LE STRAT
• Direction : Maryse Lancin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les composites fibres sic nicalon 202/matrice pyrex presentent des proprietes interessantes pour des applications en furtivite radar. Outre des proprietes mecaniques satisfaisantes, ils possedent des conductivites electriques leur permettant d'absorber les ondes radar. Leurs caracteristiques specifiques ont pour origine la zone interfaciale situee entre la fibre et la matrice. L'objectif est donc de controler et d'ajuster les proprietes macroscopiques de ces materiaux via l'interface. Ce travail debute par une etude de la zone developpee pendant l'etape d'elaboration entre la fibre et la matrice. Les interphases sont caracterisees a l'aide de plusieurs techniques complementaires qui permettent d'acceder a leur composition et a leur structure. La zone interfaciale est constituee de deux interphases differentes. L'une, appelee cc (couche de carbone), cote matrice, riche en carbone, et l'autre, appelee zt (zone de transition), cote fibre, riche en oxygene. Le temps d'elaboration des composites n'agit pas sur les interphases formees. En revanche, la temperature influe sur la structure des interphases, et plus particulierement sur l'organisation du carbone. A l'aide de tous les resultats, un nouveau schema reactionnel est alors propose. De l'oxygene diffuse de la matrice vers la fibre, ou il reagit avec l'oxycarbure de silicium et sic. Silicium et carbone diffusent dans le sens oppose. Lorsque les oxygenes occlus de la matrice sont consommes, le flux d'oxygene chute a l'interface et une reorganisation des phases se met en place. Elle a pour consequence la formation de cc et zt qui contient une phase sio#xc#y riche en oxygene, du carbone turbostratique, ainsi que des cristallites sic de 5 nm environ. La deuxieme etape du travail consiste a determiner les proprietes mecaniques et electriques des composites, afin de pouvoir les correler aux caracteristiques interfaciales. Il apparait que la presence des interphases carbonees permet la deviation des fissures et confere aux materiaux des niveaux de contraintes a rupture satisfaisants. La conductivite des composites est egalement directement due aux interphases, et, plus exactement, elle depend de la structure du carbone present dans cc et zt. En outre, le mecanisme de conduction mis en jeu au sein des interphases s'apparente a celui existant dans des materiaux desordonnes, de type granulaires : la resitance varie en exp ((t#0/t)#1#/#2). Cette loi de comportement traduit un phenomene de transport du courant par sauts des electrons (effet tunnel) entre etats localises.