Revêtements multicouches de fibres de carbone par R. C. V. D. En vue de l'élaboration de composites à matrice métallique

par Thierry Piquero

Thèse de doctorat en Sciences. Génie des matériaux

Sous la direction de Henri Vincent.

Soutenue en 1993

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Henri Vincent.

mots clés

• Fibres de carbone
• Dépôt chimique en phase vapeur
• Carbure de silicium
• Carbure de bore
• Revêtements

Résumé

Le but de cette these est d'obtenir une bonne compatibilite physicochimique de fibres de carbone multifilamentaires (pan et brai) avec une matrice d'aluminium, et une protection de ces fibres dans une atmosphere oxydante, par depot d'une barriere de diffusion uniforme et adherente sur leur surface. Le recouvrement de tous les filaments d'une meche de carbone et la conservation des proprietes mecaniques des fibres revetues sont les objectifs a atteindre. L'association du carbure de bore et du carbure de silicium au sein d'un meme revetement a ete envisagee car, d'une part, elle conduit, sous l'action de l'oxygene et de la temperature, a un verre de borosilice tres protecteur et, d'autre part, elle peut etre obtenue par cvd reactive sous forme d'une couche mixte ou d'une double couche fines et adherentes. Ces deux procedes d'elaboration ont ete modelises thermodynamiquement, puis experimentalement sur substrats massifs de graphite. Les conditions d'obtention des multicouches pures ont ete atteintes en envisageant les parametres composition des phases gazeuses, temperature et duree reactionnelles. L'effet protecteur de tels revetements a ete montre en suivant l'evolution de leur comportement et de leur morphologie de surface dans l'oxygene entre 700c et 1000c. Ces etudes ont permis d'obtenir des resultats transposables au cas de multicouches tres minces deposees sur fibres de carbone par cvd reactive. Les revetements, d'une epaisseur inferieure a 100 nanometres, ont ete caracterises par differentes methodes d'analyse physicochimique (diffraction de rayons x, microsonde electronique, esca, meb). En suivant l'evolution des proprietes mecaniques et de la tenue a l'oxydation des fibres traitees en fonction des parametres operatoires, nous avons defini les conditions de traitement qui assurent un maintien des caracteristiques mecaniques et une resistance optimale a l'oxydation des fibres. Ces proprietes ont ete finalement comparees a celles des fibres revetues d'une simple couche de carbure de bore ou de carbure de silicium

Titre traduit

Multi-layers coatings conto carbon fibers by reactive cvd with a view to the elaboration of metallic matrix composites

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