Etude comparative du comportement a l'infiltration par un métal sous pression de préformes de plaquettes d'Al2O3 et de préformes hybrides fibres/plaquettes d'Al2O3 : influence de l'hybridation sur les propriétés mécaniques du composite Al/Al2O3

par Sandrine Cardinal

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Paul Merle.


  • Résumé

    Ce travail de thèse nous a permis, à travers une problématique particulière, liée à la fissuration d'une préforme de plaquettes d'alumine lors de l'infiltration par forgeage liquide, d'aborder le thème général de la mécanique des milieux poreux. Nous avons montré que le comportement à rupture de type fragile de la préforme était à l'origine de sa fissuration, et pour pallier cette fragilité, des fibres ont été introduites dans la composition de la préforme. La caractérisation mécanique des préformes hybrides ainsi réalisées a montré que la présence des fibres permettait d'augmenter l'énergie de rupture du matériau. Une analyse expérimentale et théorique des mécanismes contrôlant la rupture dans ce type de matériau a été réalisée. Une bonne adéquation entre les résultats expérimentaux et les modèles développés pour les composites à matrice céramique a été obtenue. D'un point de vue pratique, les préformes hybrides élaborées présentent une bonne tenue à l'infiltration, puisqu'aucune fissuration ou déformation n'apparait lors de l'élaboration dans les conditions classiques de forgeage liquide. Enfin, nous avons montré que l'hybridation de la préforme tend, du fait de la taille importante des fibres par rapport aux plaquettes, à entrainer une diminution des propriétés mécaniques du composite. La rigidité du matériau reste cependant supérieure à celle d'un composite renforcé uniquement par des fibres.

  • Titre traduit

    = Comparative study of the behavior of an alumina platelets preform and a hybrid alumina platelets/fibers preform under high pressure infiltration of liquid metal : Effect of the hybridization on the mechanical properties of the Al/ Al²O3 composite


  • Résumé

    The aim of this study was to salve the problem of the failure of alumina platelets preform under high-pressure mf1ltrat1on of hqu1d metal. We treated this problem using the mechanics of porous media. It was demonstrated that the failure of the preform during infiltration is due to its brittle mechanical behavior. To prevent catastrophic failure, we mixed fibers to platelets. The mechanical characterization of such a "hybrid" preform showed that the presence of fibers increases its fracture energy. The mechanism controlling crack propagation in this material has been analyzed both experimentally and theoret1cally. The model developed to characterize the behavior of ceramic matrix composites agrees well with the experimental data. Finally, it was shown that, with such hybrid preform, neither cracking nor deformation occur During infiltration by squeeze-casting. It should be noted that the mixture of fibers and platelets decreases the final mechanical properties of the composite material. This can be explained by the large difference between the size of these two types of reinforcing particles. However, the stiffness of hybrid composite remains higher than that of a fiber reinforced composite.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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