Modélisation et optimisation du procédé de densificaton de composites carbone/carbone par calefaction

• Auteur / Autrice : Jean-François Lines
• Direction : Gérard Louis Vignoles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et de l'ingénieur. Mécanique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Louis Vignoles

Résumé

Les matériaux composites carbone/carbone (C/C), constitués d'une architecture fibreuse en carbone et d'une matrice carbonée, font partie de cette classe de matériaux haute performance, avec d'intéressantes propriétés thermiques, mécaniques et tribologiques dans une large gamme de température (de -150°C à 4000°C), alliées à une faible densité. Le procédé de densification par caléfaction est une variante du procédé d'Infiltration Chimique à partir de la Phase Vapeur qui permet d'élaborer ces matériaux à partir d'une préforme fibreuse baignant dans un précurseur en ébullition, ce qui lui confère une vitesse de densification plus élevée que les autres variantes. En revanche, les puissances mises en jeu sont actuellement trop élevées pour exploiter industriellement ce procédé ; aussi une optimisation globale est-elle nécassaire. Dans cette perspective, una analyse et une modélisation à différentes échelles et une intégration de modèles sont présentées ici. Dans un premier temps, l'analyse phénoménologique et l'étude des couplages entre les différents phénomènes physiques et chimiques ont permis de proposer une modélisation basée sur l'assemblage de quatre sous-modèles. La chaîne de calcul est validée vis-àvis de résultats expérimentaux de laboratoire. Ensuite, une étude de sensibilité permet d'identifier les éléments cruciaux du procédé. L'étude du front de densification souligne la nécessité de la maîtrise de la température du front et met en évidence l'importance du gradient thermique sur la qualité du matériaux obtenu, ainsi que sur les temps et puissances de densification. Des solutions d'optimisation sont alors proposées,.