Dépôt CVD sur fil SiC chauffé par micro-ondes à partir de précurseurs non halogénés pour application aéronautique

Abstract

L’introduction des composites à matrice céramique (CMC) dans les moteurs d’avion offre des gains significatifs de masse et de rendement. Pour améliorer la qualité de la liaison interfaciale entre le renfort fibreux et la matrice SiC dans des CMC, un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) en paroi froide par chauffage micro-onde sur un fil SiC a été développé. Des couches minces d’interphases de BN et de revêtements de protection en SiC et en Si3N4 sont ainsi élaborées à partir de précurseurs non halogénés.L’étude de la dégradation en température des précurseurs sélectionnés a permis de définir des conditions de dépôt CVD. Les différentes couches minces ont pu être élaborées sur fil multibrin Hi-Nicalon type S statique dans le réacteur. La configuration paroi froide et le chauffage micro-onde ont permis d’explorer une large gamme de température. Des liens ont notamment été établis entre conditions d’élaboration, configurations de réacteur paroi froide ou chaude, nature des sous-produits gazeux, vitesses et régimes de croissance, compositions, morphologies, mécanismes, et microstructures des dépôts grâce à des caractérisations physico-chimiques (MEB, MET, EDS, AES, IRTF etc.). L’homogénéité des couches minces s’est alors avérée fortement dépendante de la pression et de la température.La maitrise du procédé a permis d’élaborer en défilement des interphases BN et des revêtements de protection homogènes et de microstructures contrôlées à une température où les fibres Hi-Nicalon S ne sont pas dégradées. Ensuite, dans le but de se rapprocher de l’application visée, des tests sur composites modèles (minicomposites) ont été menés. Ils ont permis d’évaluer le comportement des interphases en oxydation/corrosion et sur le plan mécanique, à partir de traitement en température sous air humide et d’essais de traction simple et d’indentation (push-out).