Réactivité à haute température des fibres de carbone en atmosphère oxydante : effets de gaz inertes et du chlore sur la cinétique d'oxydation
par Fabienne Rabillaud
Thèse de doctorat en Chimie - Physique
Sous la direction de Pierre Ehrburger.
Soutenue en 1991
à Mulhouse .
- Fibres de carbone
- Cinétique chimique
- Oxydation
mots clés
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Résumé
Les fibres de carbone sont les constituants essentiels des matériaux composites C/C (renforts fibreux) et, bien qu'elles possèdent de remarquables propriétés mécaniques en milieux neutres ou réducteurs, elles sont très vulnérables aux milieux oxydants dès 500°C. L'étude porte sur un domaine de températures compris entre 800 et 1400°C. Les protections solides ne permettent pas de conserver intacts les matériaux carbones à ces températures en raison de contraintes mécaniques et thermiques (décohésion de l'interface carbone/solide conduisant à la perte d'efficacité de la couche protectrice). Les travaux envisagent des méthodes de protection gazeuse en milieu inerte (gaz rares et argon) et/ou halogènes (chlore) expérimentés sur la fibre de carbone haut-module. Les techniques expérimentales utilisées sont plus particulièrement la thermogravimétrie et l'analyse par spectrométrie de masse qui permettent de déterminer les cinétiques d'oxydation et la composition gazeuse du milieu réactionnel. La nature du gaz inerte influe sur la cinétique d'oxydation dans la mesure ou ces derniers créent une barrière de diffusion gazeuse autour du solide carbone. L'inhibition est de nature chimique pour les températures inférieures à 1000°C (création de complexes C/Cl) ; le facteur d'inhibition atteint à 800°C est de l'ordre de 40 et le phénomène présente une rémanence lorsque le débit chloré est stoppé. Aux températures supérieures, l'interaction C/Cl est moins efficace et elle est fragilisée par les chocs moléculaires entre la surface carbonée et les molécules gazeuses
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Titre traduit
High remperature reactivity of carbon fibres in oxidative atmosphere. Effects of inert gases and chlorine on the kinetics of carbon oxidation
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