Étude de la cinétique de montée capillaire dans une matrice en carbure de silicium caractérisée par des défauts contrôlés

L'utilisation des composites à matrice céramique (CMC) dans le domaine aéronautique a pour but de remplacer les superalliages de nickel dans les moteurs des aéronefs. L'objectif de l'utilisation des CMC est de diminuer la masse des structures et d'augmenter la température de service des matériaux composant les turbines afin d'augmenter l'efficacité des moteurs. Les CMC possèdent une résistance mécanique élevée, une bonne tenue au fluage et une inertie chimique même lorsqu'ils sont soumis à un environnement extrême (atmosphère oxydante, température et pression élevées). L'objectif de ce projet de recherche est de comprendre comment les défauts artificiels impactent le remplissage de la céramique poreuse. Il s'agit de quantifier et de hiérarchiser les défauts par rapport à la cinétique de montée capillaire car il existe différentes échelles de porosités dans le cru de céramique. Le but est de comprendre les phénomènes qui se passent à proximité des défauts dans une matrice de carbure de silicium. Pour cela, la première étape a été de développer une méthode pour fabriquer des échantillons à défauts contrôlés (défauts sphériques et planaires). Les échantillons ont été fabriqués avec la méthode du modèle sacrificiel par l'injection de barbotine. La deuxième étape a été de caractériser les phénomènes capillaires dans ces milieux poreux bien définis afin de prédire les chemins préférentiels et d'étudier l'impact de ces défauts. La microscopie optique a permis de valider la dispersion, la géométrie et la taille des défauts. L'imprégnation des échantillons par montée capillaire a permis de caractériser le réseau poral des échantillons en calculant le diamètre effectif. Il a été montré que le remplissage des échantillons suivait, dans un premier temps, la loi de Washburn. La microtomographie a permis de visualiser la position des défauts et de montrer que les défauts ne se remplissaient pas durant l'imprégnation. Cela a permis également de visualiser la géométrie du front d'imprégnation. Le front est ogival. Ceci a révélé une inhomogénéité du réseau poral au sein des échantillons qui pourrait être due au traitement thermique subi par les crus. Le projet a permis de mettre en lumière que les défauts sphériques ne semblaient pas avoir d'impact sur le remplissage des échantillons. Par contre, les fissures longitudinales (défauts planaires) présentes dans les échantillons semblent accélérer le remplissage de la matric