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Thèse Année : 2007

Study of the oxidation/corrosion of ceramic composites

Etude de l'oxydation/corrosion des composites céramiques

Résumé

Composites with self-healing ceramic matrices are commonly used in aeronautics because of their good thermomechanical properties. Indeed, the in-situ formation of a healing oxide protects the fibrous reinforcement from oxidation. The introduction of boreal species (B4C and Si-B-C) into the matrix (then called self-healing) makes it possible to lower the temperature of self-healing of composites, by forming borosilicate glasses. This study made it possible to better understand the reaction mechanisms of the different layers of the self-healing matrix in a dry and humid atmosphere. The kinetic laws of oxidation of these constituents have been established in dry and humid atmospheres. In addition, the thermal and chemical stability of the formed oxide has been established. In addition, the interaction effects that may occur between the oxide formed and the different constituents of the composite were examined. Thus, a modification of oxidation rates of carbide constituents in contact with a borosilicate oxide was demonstrated. On the other hand, all these data made it possible to predict the healing conditions of a matrix crack of variable width for different temperatures, P(H2O)/P(O2) and gas velocity. The effect of different parameters on the healing times of plane cracks such as temperature, gas velocity, gas phase composition was also considered experimentally. These conditions have been experimentally validated in dry and wet atmospheres.
Les composites à matrices céramiques autocicatrisantes sont couramment utilisés en aéronautique de par leurs bonnes propriétés thermomécaniques. En effet, la formation in-situ d'un oxyde cicatrisant permet de protéger le renfort fibreux de l'oxydation. L'introduction d'espèces borées (B4C et Si-B-C) dans la matrice (dite alors autocicatrisante) permet d'abaisser la température d'autocicatrisation des composites, par formation de verres borosilicatés. Cette étude a permis de mieux appréhender les mécanismes réactionnels des différentes couches de la matrice autocicatrisante sous atmosphère sèche et humide. Les lois cinétiques d'oxydation de ces constituants ont été établies sous atmosphère sèche et humide. De plus, la stabilité thermique et chimique de l'oxyde formé a été établie. Par ailleurs, les effets d'interaction pouvant intervenir entre l'oxyde formé et les différents constituants du composite ont été examinés. Ainsi, une modification de vitesses d'oxydation des constituants carbures au contact d'un oxyde borosilicaté a été mise en évidence. D'autre part, l'ensemble de ces données a permis de prévoir les conditions de cicatrisation d'une fissure matricielle de largeur variable pour différentes températures, P(H2O)/P(O2) et vitesse de gaz. L'effet de différents paramètres sur les temps de cicatrisation de fissures planes tels que la température, la vitesse des gaz, la composition de la phase gazeuse a également été considéré expérimentalement. Ces conditions ont été validées expérimentalement sous atmosphère sèche et humide.
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Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-03612687 , version 1

Citer

Emmanuelle Garitte. Etude de l'oxydation/corrosion des composites céramiques. Physique [physics]. Université Bordeaux 1, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03612687⟩

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