Vieillissement thermique et thermo-oxydant de composites carbone/époxy : relation entre les proprétés chimiques, physiques et mécaniques

Thermal and thermo-oxidative ageing of carbon/epoxy composites : relationships between chemical, physical and mechanical properties

• Auteur / Autrice : Isabelle Ammar-Khodja
• Direction : Pierre Netchitailo, Michel Grisel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés mécaniques

Résines époxydes

Transition vitreuse

Fissuration

Composites

Essais accélérés (technologie)

Composites à fibres de carbone

Mots clés libres

Thermo-oxydation

Résumé

Les composites à matrice organique, très employés dans l'aéronautique pour leurs bonnes propriétés mécaniques et leur faible masse volumique, voient leurs propriétés diminuer en service sous l'action de divers paramètres. Cette thèse, réalisée en collaboration avec la société Aircelle (groupe SAFRAN), étudie le rôle de la température et de l'oxygène dans le vieillissement d'un composite carbone/époxy. Ainsi, des stratifiés pleins et multi-troués ont été vieillis à trois températures sous trois atmosphères présentant différentes teneurs en oxygène. La dégradation a été étudiée des points de vue chimique, physique et mécanique. Une couche oxydée différente chimiquement du réseau époxy initial se forme à la surface du matériau. L'endommagement du composite se caractérise de plus par une fissuration extensive des stratifiés. L'évolution des propriétés physiques (DMA) et mécaniques (compression) est reliée à l'oxydation et à la fissuration, en prenant en compte l'architecture du stratifié.

Organic matrix composites are nowadays widely used in aeronautical industry thanks to good mechanical properties combined with a low weight. However, during service life, they are exposed to various parameters causing their properties to decrease. This thesis, realised in collaboration with Aircelle (SAFRAN group), deals with the influence of temperature and oxygen on the ageing of a carbon/epoxy composite. To analyse these two factors influence, plain and multi-hole laminates were aged at three temperatures under three atmospheres presenting different oxygen concentrations. Chemical, physical and mechanical aspects of composite degradation were examined. An oxidised layer, chemically different from the initial epoxy polymer, is created on the material surface. The physical (DMA) and mechanical (compression) properties evolution is related to laminates oxidation and cracking, taking their architecture into account.