Development of SiC/ZrC composites by organometallic synthesis and by different pyrolysis routes
Elaboration des composites SiC/ZrC par synthèse organométallique et par différentes voies de pyrolyse
Résumé
In the field of structural materials for thermomechanical applications under extreme conditions, metal carbides, and more specifically, those of the transition metal family (i.e. titanium, zirconium, hafnium) are good candidates thanks to the nature of the both metallic and covalent bonds. Further, among the non-oxide ceramics, silicon carbide is the most used in the elaboration of particulate composites because of its good oxidation behavior at high temperature. SiC/ZrC composites would be good candidates for high temperature applications in oxidizing atmospheres thanks to their ability to develop interesting thermostructural properties. However, the development of particulate composites, with good control of the respective distribution of the two carbides phases in the microstructure is not well controlled. Particularly, improving or optimizing the thermomechanical performances of these advanced ceramics, requires to control the chemical composition at the atomic scale and their nanostructuration. The "Precursor Derived Ceramics" approach (PDCs) notably allows to modulate the composition of the material at the molecular level and to obtain materials of various and complex shapes (nanomaterials, fibers, deposits, composites). This method, applied to the Si/C/Zr system is based on the synthesis ofpreceramic polymers by click chemistry and hydrosilylation. Ultrafine powders obtained after laser spray pyrolysis heat treatment could be shaped, consolidated and densified.
Dans le domaine des matériaux de structure destinés à des applications thermomécaniques sous conditions extrêmes, les carbures métalliques et, plus particulièrement, ceux de la famille de métaux de transition (i.e. titane, zirconium, hafnium) sont de bons candidats étant donné la nature à la fois métallique et covalente de leurs liaisons. De plus, parmi les céramiques non-oxydes, le carbure de silicium est le plus employé dans la réalisation de composites particulaires du fait de son bon comportement à l’oxydation à haute température. Les composites de type SiC/ZrC seraient de bons candidats pour des applications à haute température dans des atmosphères oxydantes car ils sont susceptibles de développer des propriétés thermostructurales intéressantes. Cependant, l’élaboration de composites particulaires, avec un bon contrôle de la distribution respective des deux phases carbures au sein de la microstructure, n’est pas parfaitement maîtrisée. En particulier, l’amélioration ou l’optimisation des performances thermomécaniques de ces céramiques avancées, exige le contrôle de leur composition chimique à l’échelle atomique et de leur nanostructuration. L’approche « Precursor Derived Ceramics » (PDCs) permet notamment de moduler la composition du matériau à l’échelle moléculaire et d’obtenir des matériaux de formes diverses et complexes (nanomatériaux, fibres, dépôts, composites). Cette méthode, appliquée au système Si/C/Zr, est basée sur la synthèse de polymères précéramiques par chimie click et hydrosilylation. Des poudres ultrafines obtenues après le traitement thermique par spray pyrolyse laser des précurseurs pourront suivre des étapes ultimes de mise en forme, de consolidation et de densification.
Domaines
Matériaux| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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