Matériaux composites carbone carbone conditions de fabrication par dépôt chimique en phase vapeur microstructures et propriétés physiques

¹ Centre de Recherche Paul Pascal-CNRS, Domaine Universitaire, 33405 Talence, France.
² Laboratoire Marcel Mathieu, Université d'Orléans, 45046 Orléans, France.
³ Société Européenne de Propulsion, 33160 Saint-Médard-en-Jalles, France.

Résumé

Les conditions expérimentales du dépôt chimique en phase vapeur de Carbone sur un substrat fibreux, conduisant à un composite Carbone/Carbone, sont systématiquement étudiées en fonction des contraintes : température de dépôt, débit et taux de méthane, taux initial de fibres du substrat.

Les différentes microstructures de pyrocarbone (laminaire rugueux, laminaire lisse, isotrope) sont caractérisées par microscopie optique et microscopie électronique en transmission, densité de grain et mesures magnétiques (susceptibilité et anisotropie). En choisissant des couples de contraintes, on a établi plusieurs coupes du diagramme d'existence de chaque microstructure. Enfin, une évaluation des caractéristiques mécaniques en flexion “trois points” conduit à une tentative de corrélation entre la résistance mécanique, la microstructure de la matrice de pyrocarbone et les conditions de fabrication du matériau composite.

Abstract

The experimental conditions of the Chemical Vapor Deposition of Carbon on a fibrous substrate, leading to a Carbon/Carbon composite material are systematically studied, in relation with the constraints : deposition temperature, Methane rate and flow of the gas phase, amount of fibres in the substrate.

The different microstructures of the deposited pyrocarbon (Rough Laminar, Smooth Laminar, Isotropic) are characterised by optical and electronical microscopy, density and magnetism (susceptibility and anisotropy). By choosing couples of constraints, we have established a number of sections of the existence diagram of each microstructure. Finally, an evaluation of the mechanical characteristics carried out with a "three points" bending test, leads to a correlation between bending strength and modulus, microstructure of the pyrocarbon matrix and experimental conditions of the composite fabrication.