Microfissuration des CMC : relation avec la microstructure et le comportement mécanique

The relationships between microstructure, microcracking and mechanical behavior in ceramic composites were studied for a 2D SiC/C/SiC material. Microscopy analysis of the damage to these materials under tensile stresses revealed the presence of as many crack families as constituents, namely: a cracking of the interwire matrix initiated by the singularities of the macroporosity, then in the transverse wires and finally in the longitudinal wires. These three families have a selective influence on mechanical behavior. This is also strongly affected by the characteristics of the interphase material. The first two families, due to their significant propagation, significantly decrease the rigidity of the material. On the other hand, the location of the third family in longitudinal wires particularly affects the fiber/matrix bond. The determination of the stress field by finite elements followed by a probabilistic calculation considering the mechanical properties of the composite constituents and really integrating the families of cracks created according to the imposed deformations made it possible to reconstruct the behavior curve satisfactorily. Finally, the analysis of an elementary composite consisting of a single fiber surrounded by an interphase and a matrix deposition from a dual micromechanical and probabilistic point of view made it possible to describe the impact of interfacial phenomena on stress-strain behavior curves.Les relations entre la microstructure, la microfissuration et le comportement mécanique dans les composites céramiques ont été étudiées pour un matériau 2D SiC/C/SiC. L'analyse en microscopie de l'endommagement de ces matériaux sous sollicitations de traction a révélé la présence d'autant de familles de fissures que de constituants, à savoir : une fissuration de la matrice interfil amorcée par les singularités de la macroporosité, puis dans les fils transversaux et enfin dans les fils longitudinaux. Ces trois familles ont une influence sélective sur le comportement mécanique. Celui-ci est également fortement affecté par les caractéristiques du matériau d'interphase. Les deux premières familles, en raison de leur propagation importante, diminuent considérablement la rigidité du matériau. Par contre, la localisation de la troisième famille dans les fils longitudinaux affecte plus particulièrement la liaison fibre/matrice. La détermination du champ de contraintes par éléments finis suivie d'un calcul probabiliste considérant les propriétés mécaniques des constituants du composite et intégrant réellement les familles de fissures créées selon les déformations imposées a permis de reconstituer la courbe de comportement de manière satisfaisante. Enfin, l'analyse d'un composite élémentaire constitué d'une seule fibre entourée d'une interphase et d'un dépôt matriciel d'un double point de vue micromécanique et probabiliste a permis de décrire l'incidence des phénomènes interfaciaux sur les courbes de comportement contraintes-déformations