Caractérisation mécanique de jonctions brasées SiC / BraSiC® / SiC et critère de dimensionnement à la rupture
par Le Minh Nguyen
Thèse de doctorat en Génie mécanique
Sous la direction de Dominique Leguillon.
Soutenue en 2011
à Paris 6 .
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Résumé
Les structures à base de Carbure de Silicium sont très employées dans l’industrie spatiale, la conversion d’énergie et les réacteurs chimiques grâce aux propriétés mécaniques et thermiques de ce matériau et à sa stabilité chimique. L’assemblage par brasage semble le plus approprié pour réaliser de très grandes pièces. La technique appelée BraSiC®, réalisée à chaud, fait appel à du Silicium allié à un composant métallique, l’imprégnation est obtenue par capillarité. Dans le présent travail, les propriétés élastiques et la ténacité des différents constituants (substrats et brasure) ont été caractérisées à partir de méthodes ultrasonores et par micro et nano indentations. Une vaste campagne d’essais de flexion 4-points sur barreaux assemblés bout-à-bout a été menée pour mesurer la résistance à la rupture. Elle a conduit à analyser le rôle de différents paramètres : épaisseur de brasure (de 20 à 200µm), température (de -196 à 1000°C), atmosphère (air, Hélium). Quelques essais complémentaires ont été lancés pour comprendre l’effet d’une pré-entaille ou d’un manque de brasure. Ce travail expérimental a été accompagné d’une modélisation théorique qui repose sur l’utilisation d’un critère de rupture mixte. Cette approche a été employée dans un premier temps pour évaluer la faisabilité d’un essai de flexion axisymétrique sur disque et contre-plaque. Elle a ensuite été mise à profit pour mettre en évidence le rôle de l’épaisseur de brasure dans les essais à rupture sur barreaux, aboutissant à une formule d’une grande simplicité, en parfait accord avec les résultats expérimentaux : le paramètre prépondérant est l’inverse de la racine carrée de l’épaisseur de joint brasé
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Titre traduit
Mechanical properties of SiC / BraSiC® / SiC brazed assemblies and design criterion for failure
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