Composites C/C et C/C-SiC pour applications tribologiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

C/C and C/C-SiC composites for tribological applications

Composites C/C et C/C-SiC pour applications tribologiques

Résumé

Modifications of the fibre reinforcement (fibre nature or architecture) and/or high temperature posttreatments of CIC composites are the most commonly used ways to control their tribological properties. In this study, the role of the matrix has been more especially investigated: (i) by controlling the nature of the pyrocarbon prepared by Chemical Vapour Deposition (CVD) either from propane or toluene precursors and (ii) by doping the ex-toluene matrix with silicon carbide, in variable amounts and microstructures (C/C-SiC). The tribological tests performed on such materials (pin-on-disc apparatus) have shown a direct relationship between the wear and friction coefficients. The friction coefficient is apparently proportional to the number of active sites generated du ring the formation of wear particles. The ability of composites to produce active sites is influenced by the turbostratic arrangement of pyrocarbons. Polynucleated smooth laminar pyrocarbons would lead to a less easier formation of wear particles than mononucleated rough laminar pyrocarbons. Silicon carbide operates as an abrasive, with a continuous creation of wear particles and associated with more elevated wear and friction coefficients than those for CIC composites. Moreover, the addition of SiC allows a gradual increase of the friction coefficient with the sliding speed, whereas CIC composites exhibit an abrupt transition between a low and a high friction coefficient.
Pour agir sur les propriétés tribologiques de composites CIC, les méthodes les plus courantes consistent à modifier le renfort fibreux (architecture ou nature des fibres) et/ou à imposer un traitement à haute température aux composites. Dans cette étude, c'est au niveau des matrices qu'ont principalement porté les modifications : (i) en réalisant des CIC à matrices de pyrocarbone légèrement différentes obtenues par densification chimique en phase vapeur à partir des précurseurs propane ou toluène et (ii) en dopant la matrice ex-toluène par du carbure de silicium introduit en quantité et sous formes variables (C/C-SiC). L'étude tribologique conduite sur ces matériaux (géométrie pion/disque) a montré une relation directe entre l'usure et le coefficient de frottement. Il semble que ce dernier soit proportionnel au nombre de sites actifs issus de la formation des débris. En altérant l'arrangement turbostratique des pyrocarbones, il est possible d'influencer l'aptitude des composites à produire des débris. Les pyrocarbones laminaires lisses polynucléés généreraient moins facilement ces débris qu'un pyrocarbone laminaire rugueux mononucléé. Le carbure de silicium agit comme un abrasif, il génère en permanence des débris donnant lieu à des usures et coefficients de frottement plus élevés que ceux obtenus à partir des C/C. Mais surtout il permet un passage progressif du coefficient de frottement entre une valeur basse et une valeur élevée alors que les C/C sont caractérisés par deux états de frottement distincts ; bas et haut.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03611873 , version 1 (17-03-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03611873 , version 1

Citer

Arnaud Fillion. Composites C/C et C/C-SiC pour applications tribologiques. Matériaux. Université Bordeaux 1, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03611873⟩
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