Étude du comportement sous gradient thermique d'un composite à matrice céramique revêtu

par Thibaut Archer

Projet de thèse en Matériaux

Sous la direction de François Hild.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne) , en partenariat avec ONERA - MAS - Matériaux et structures (laboratoire) et de École normale supérieure (Cachan, Val-de-Marne) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 03-10-2016 .


  • Résumé

    L'introduction de technologies composites dans les moteurs d'avion civil est aujourd'hui limitée aux pièces "froides" par l'utilisation de fibres de carbone et de matrices organiques. Les zones chaudes sont l'enjeu de la prochaine génération de moteur, et, dans ce contexte, le groupe SAFRAN met au point un nouveau matériau alternatif aux solutions métalliques, constitué d'une préforme tissée 3D et d'une matrice céramique obtenue par voie liquide ou gazeuse. A titre d'exemple, une première certification prototype a été réalisée pour l'application arrière-corps par Herakles (groupe Safran). En parallèle, ces matériaux sont en développement pour des applications turbines comme les aubes ou les secteurs d'anneaux. Dans ces applications, les composites sont soumis à des environnements thermomécaniques et physico-chimiques (oxydation/corrosion) très sévères pouvant mener à la dégradation du matériau et à une limitation de sa durée de vie. Pour protéger le composite à matrice céramique (CMC), les pièces sont revêtues de barrières environnementales céramiques (EBC) qui les protègent des phénomènes de récession du SiC. En conséquence, le revêtement doit conserver l'intégrité de son rôle de barrière étanche tout au long de la durée de vie de la pièce. La compréhension des mécanismes d'endommagement des EBC sur CMC est donc cruciale pour le développement de la technologie CMC. Ici, l'objectif est de se concentrer exclusivement sur les sollicitations d'origine thermomécanique (principalement liées à la présence de forts gradients au sein du matériau), jusqu'à des températures de l'ordre de 1400°C et de développer une démarche expérimentale et numérique pour l'étude des modes d'endommagement du système EBC / CMC.

  • Titre traduit

    Damage characterization and modeling of ceramic composites and protective coatings


  • Résumé

    Today, the use of composite in planes' engine is limited to cold areas. Ceramic matrix composites are one of the potential solution to replace current materials. Due to extreme thermomechanical and physico-chemical conditions the CMC needs an environmental barrier coat (EBC) to face the environment of the engine. The objective of the PhD is to focus on the thermomechanical stress (due to strong thermal gradients) and to offer an experimental and numerical approach to study the damage of the CMC/EBC system.