Étude du procédé d'injection flexible pour le moulage par voie liquide de composites à matrice céramique oxyde/oxyde

L'utilisation principale des composites à matrice céramique (CMC) dans le domaine aéronautique vise le remplacement progressif des superalliages à base de nickel dans les turbines et les arrière-corps des moteurs à réaction. L'objectif premier de ce remplacement est d'offrir à l'industrie aérospatiale de nouveaux matériaux réfractaires permettant de diminuer le coût des moteurs à réaction tout en augmentant leur température de fonctionnement. Cette augmentation de la température d'opération a pour objectif d'accroître l'efficacité globale des moteurs, ce qui se traduit par une meilleure combustion qui résulte en une diminution des émissions de CO2 et de NOx dans l'atmosphère. Les composites à matrice céramique ont le potentiel de remplacer les superalliages puisqu'ils offrent une combinaison unique de propriétés dans des applications à haute température, comme leur haute résistance mécanique, leur excellente tenue au fluage et leur stabilité environnementale dans des milieux agressifs. Ces dernières années, des efforts scientifiques ont donc été déployés afin de réduire le coût élevé de mise en oeuvre de ces matériaux, justifié par l'équipement et le temps de fabrication, avec comme objectif principal de les utiliser dans les moteurs à turbine. Différents processus de fabrication ont été étudiés, notamment des procédés d'injection de type slurry cast. Dans l'optique de fabriquer des composites à matrice organique (CMO) possédant de hautes performances mécaniques à faible coût, un procédé d'injection flexible (IF) a été développé à Polytechnique Montréal. La différence entre ce procédé d'injection et un procédé RTM classique est que le contre-moule est une membrane flexible. Ceci permet, entre autres, de réaliser une imprégnation de la pièce dans le sens de l'épaisseur en seulement quelques minutes. Depuis son invention, ce procédé a fait ses preuves, a été utilisé dans le cadre de plusieurs projets de recherche industrielle et a également été utilisé pour la fabrication de pièces de grande échelle. La présente thèse a pour but de contribuer au développement et à l'amélioration de ce procédé novateur afin de le rendre compatible à la fabrication de composites à matrice céramique de type Oxyde/Oxyde. L'un des éléments importants à développer au niveau du procédé est d'adapter l'architecture standard d'un moule d'injection flexible pour l'injection d'une suspension fortement chargée en particules de céramique oxyde à travers un tissu 3D de base oxyde afin de réaliser des fabrications de pièces possédant une géométrie simple. Ce projet présente plusieurs défis tant au niveau de la nature même de la suspension qu'au niveau des mécanismes d'imprégnation qui sont très différents des procédés utilisés pour les CMO classiques.