Matériaux composites à matrice nanostructurée dans les systèmes Si-B-C-Ti et Si-B-C-N

Des materiaux composites a matrice ceramique micro-nanostructuree et renfort fibreux en carbone ont ete elabores dans le systeme Si-B-C-X (X = Ti, N) par l'intermediaire d'un nouveau procede hybride alliant fiabilite, rapidite et minimisation des couts. Ce dernier combine une etape d'impregnation de preformes 3D (environ 2 mm d'epaisseur) a partir de suspensions de poudres ceramiques nanometriques carbures et borures, suivie d'une etape de densification de la matrice pulverulentes du composite. L'objectif repose sur la conception d'une matrice multiphasee ameliree presentant une ou des phases refractaires, une phase boree assurant les mecanismes d'autocicatrisation des 600°C et un phase deviatrice de fissures. Les applications envisagees sont aeronautiques pour un domaine de temperature de 600°C a 1100°C. Deux voies d'elaboration ont ete explorees suivant la nature de la suspension initiale, a savoir des suspensions de poudres de carbure de silicium ou de carbure de titane dans lesquelles une poudre de carbure ou de nitrure de bore est ajoutee. Dans le cas de suspensions a base de poudres de SiC, le melange de particules est disperse dans un systeme suspensif a base d'ethanol et de polyethylene imine. Les preformes avec ou sans interphase sont impregnees a coeur de materiau et presentent des taux de remplissage compris entre 55 % et 70 % pour des temps d'exposition de 1 a 2 min. Ces dernieres sont ensuite densifiees par frittage flash ou par infiltration reactive a partir de titane ou d'alliages fondus de maniere a former respectivement des composites Cr / SiC - B4C ou SiC - BN, et des composites Cf / SiC(TIC) - TiB2 - Ti3SiC2. Le nitrure de bore et la phase ternaire Ti3SiC2 joue le role de fusible mecanique et d'interphase discrete au sein de la matrice composite. Dans le cas de suspensions a base de poudres de TiC, les particules sont prealablement soumises a un traitement acide en vue d'ameliorer la dispersion du melange de poudre dans le systeme ethanol + polyethylene imine. Presentant des taux d'impregnation compris entre 50 % et 60 %, le materiau preimpregne est ensuite infiltre par du silicium ou un de ses alliages de maniere a realiser des composites a matrice SiC(TIC) - TiB2 - Ti3SiC2. L'ensemble des materiaux elabores est caracterise d'un point de vue morphologique, physico-chimique et mecanique. Des correlations structure - proprietes sont etablies.