Oxydation des composites SIC/SIC et de leurs constituants : approche expérimentale, modélisation et influence sur le comportement mécanique

Knowledge of the oxidation mechanisms of SiC/C/SiC composites is essential for the use of these materials at high temperatures in an oxidizing environment. In this study, the oxidation kinetics of the ex-polycarbosilane SiC fibers and the SiC matrix chemically deposited from a CH3SiCl3/H2 mixture are first presented. The oxidation behaviour of unidirectional SiC/C/SiC composites has been studied experimentally. The main mechanisms involved have been identified and the influence of several parameters has been highlighted. A theoretical model taking into account the phenomena of diffusion and simultaneous reaction of the oxidizing species with the different constituents (fiber, matrix, interphase) has been developed. This model, which provides access to the oxidation kinetics of interfacial carbon, shows the determining role of interphase thickness. It explains that at high temperatures materials protect themselves. This type of behaviour has been confirmed by the study of the influence of ageing at high temperatures on the residual mechanical characteristics of these composites.La connaissance des mécanismes d'oxydation des composites SiC/C/SiC est essentielle pour l'utilisation de ces matériaux à hautes températures en environnement oxydant. Dans cette étude, sont présentées dans un premier temps les cinétiques d'oxydation des fibres SiC ex-polycarbosilane et de la matrice SiC déposée chimiquement à partir d'un mélange CH3SiCl3/H2. Le comportement à l'oxydation des composites SiC/C/SiC unidirectionnel a été étudié expérimentalement. Les principaux mécanismes mis en jeu ont été identifiés et l'influence de plusieurs paramètres a été mise en évidence. Un modèle théorique prenant en compte les phénomènes de diffusion et de réaction simultanée de l'espèce oxydante avec les différents constituants (fibre, matrice, interphase) a été développé. Ce modèle, qui permet d'accéder à la cinétique d'oxydation du carbone interfacial, montre le rôle déterminant de l'épaisseur d'interphase. Il permet d'expliquer qu'à hautes températures les matériaux s'auto-protègent. Ce type de comportement a été confirmé par l'étude de l'influence de vieillissements à hautes températures sur les caractéristiques mécaniques résiduelles de ces composites