Intelligent Design of LSI-processed C/SiC Composites with improved nonlinear elastic-damageable behaviour – IDeLSIC

Les Composites à Matrice Céramique (CMC) C/SiC sont des matériaux capables de résister à des environnements extrêmes, utilisés dans l'automobile, l'aérospatiale et l'industrie. Pour leur fabrication, le procédé d'Infiltration de Silicium Liquide (LSI) est un procédé assez récent avec des durées courtes et une densification quasi totale du matériau, offrant une meilleure résistance à l'oxydation et une meilleure conductivité thermique. Par contre, les propriétés thermomécaniques sont plus faibles que pour les CMC de pointe. Ce projet vise à combler ce retard en augmentant la limite élastique et la ténacité de ces CMC, avec un comportement non linéaire plus étendu, à températures ambiante et élevées et à révéler les relations procédé/propriétés. Les propriétés mécaniques lors de la fabrication seront contrôlées pour obtenir un comportement mécanique final adapté. La recherche reliera donc plusieurs activités. D'abord, les matériaux seront fabriqués avec des variations d'architectures de préformes fibreuses, de taux de phases, de liaisons fibre/matrice et de teneurs résiduelles en Si. Ensuite, divers essais mécaniques seront réalisés jusqu'à rupture à toutes températures, en caractérisant in situ et post-mortem à plusieurs échelles. Nous décrirons le comportement mécanique en termes de séquences de microfissuration/décohésion et de localisation de l'endommagement. Nous étudierons l'évolution des fissures et des contraintes résiduelles issues de la fabrication. La modélisation soutiendra ce projet. Une tâche cruciale pour augmenter la limite proportionnelle est de calculer ces contraintes thermiques résiduelles et de produire un critère quantitatif d'apparition de l'endommagement dans lequel l'influence des différents paramètres microstructuraux et physiques sera introduite. Ce sujet de recherche intéresse plusieurs industriels allemands et français : Safran et le CEA, tous deux partenaires du LCTS, ou encore MBDA, Ariane Group, SGL/Brembo, Schunk.