Composites à fibres de carbone et matrice YMAS : élaboration, microstructure, comportements mécanique et tribologique

par Valérie Bianchi

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de P. GOURSAT.


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  • Résumé

    Ces recherches ont eu pour objectif de mettre au point des composites unidirectionnels a fibres continues de carbone et matrice vitroceramique ymas pour des utilisations en frottement sec. Les composites renforces par des fibres de carbone ex-brai, p25 et p55, ou ex-pan t400h (v#f=35%) sont obtenus par impregnation, bobinage et frittage sous charge. Le suivi de la microstructure et du comportement a la rupture des materiaux ont permis de determiner les conditions optimales du frittage (chauffe et refroidissement a 25c/mn ; palier d'une heure a 1050c avec une pression uniaxiale de 10 mpa pour les composites a fibres ex-brai ; palier d'une heure a 1150c avec une pression uniaxiale de 10 mpa pour les composites a fibres ex-pan). A cause des differences de dilatation thermique entre les fibres et la matrice, lors du refroidissement, apparaissent des contraintes de tension dans la matrice qui entrainent sa microfissuration et influent sur la liaison fibre-matrice. Ces contraintes d'origine thermique ont pu etre evaluees, de la temperature de frittage a l'ambiante, a partir des coefficients de dilatation thermique des fibres et de la matrice et d'un modele que nous avons adapte a l'anisotropie thermoelastique des fibres de carbone. L'evolution du module d'young apparent avec la temperature, mesure par technique ultrasonore lors de la simulation d'un refroidissement, confirme l'apparition des microfissures. L'observation de l'interface fibre/matrice par microscopie electronique en transmission et la microindentation de fibres ont permis de definir la nature et la force de l'interface en fonction du cycle d'elaboration. Le frottement et l'usure des composites elabores dans les conditions optimales ont ete etudies sous air, dans la gamme de temperature 20-400c, sur un tribometre a vitesse de rotation constante, dans la configuration disque/disque (composite/composite), en faisant varier les parametres experimentaux: vitesse et force normale. Les coefficients de frottement sont compris entre 0,15 et 0,6 et l'usure est tres faible. Les mecanismes d'accommodation de vitesse ont ete identifies a partir de l'observation en microscopie electronique a balayage des surfaces usees, et d'observations dynamiques a travers un verre frottant contre un composite, au cours d'essais en petits debattements

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Informations

  • Détails : 179 p

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 29115
  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
  • Accessible pour le PEB
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