Etude du procédé de densification rapide par caléfaction pour l'élaboration de composites carbone-carbone

par Sandrine Belorgey-Beaugrand

Thèse de doctorat en Chimie - Physique et sciences des matériaux

Sous la direction de Agnès Oberlin et de Pierre Delhaès.

Soutenue en 2000

à Orléans .

mots clés

• Composites

Résumé

Le procédé de Densification Rapide est un moyen d'élaboration de composites carbone-carbone qui offre un gain de temps considérable par rapport au procédé d'Infiltration Chimique en Phase Vapeur, tout en permettant d'obtenir des matériaux de qualité comparable. L'objectif du présent travail est d'améliorer la compréhension des phénomènes liés à ce procédé. L'étude est appliquée au cas des préformes Novoltex fournies par la SNECMA. Il est démontré que la densification a lieu au sein d'un film de caléfaction, et que la formation d'un dépôt de texture mosai͏̈que peut être évitée par l'utilisation d'une membrane GoreTex. Les phénomènes observés sont expliqués en terme de stabilisation du film de caléfaction au sein du poreux. L'hétérogénéité des textures du pyrocarbone est reliée au rapport de la surface accessible au dépôt sur le volume réactionnel (As/Vr). Une étude paramétrique montre qu'une surpression au niveau du réacteur améliore le rendement en carbone et la vitesse de densification, ainsi que l'homogénéité de la texture du pyrocarbone.

Résumé

The Rapid Densification is a suitable process for the elaboration of carbon-carbon composites. Compared to the classical Chemical Vapour Infiltration process, it offers a gain in time, while the obtained materials are the same quality. The aim of the present work is to improve the understanding of the phenomena occurring in this process. The study is applied to the densification of Novoltex preforms, from SNECMA. It is demonstrated that carbon deposition takes place within a calefaction film, and that the formation of a mosaic texture as a deposit can be avoided with the use of a Gore Tex fabric. The observed phenomena are explained in terms of stabilization of the calefaction film in the porous medium. Heterogeneities in the pyrocarbon deposit are related to the pore surface area/pore volume ratio (As/Vr). A parametric study shows that working under pressure enhance the carbon yield, the densification rate, and the homogeneity of the pyrocarbon texture.