Corrosion à haute température et à haute pression de composites thermostructuraux à matrice séquencée SICF/[SI,C,B]M et CF/[SI,C,B]M pour applications aéronautique

Abstract

Les composites thermostructuraux à matrice séquencée SiCf/[Si,C,B]m et Cf/[Si,C,B] m sont destinés à remplacer les super-alliages dans l’architecture des parties chaudes des moteurs aéronautiques. Leur résistance à l’oxydation/corrosion a été étudiée à partir (i) de vieillissements dans des environnements à haute température et à haute pression, (ii) d’essais mécaniques post-vieillissement à température ambiante, (iii) d’analyses morphologiques post-mortem par le biais de Microscopies Optique et Electronique à Balayage et (iv) de caractérisations physico-chimiques en Diffraction des Rayons X, Microspectrométrie Raman, Spectroscopie Infra-Rouge à Transformée de Fourier, Spectroscopie de Photons X, Spectroscopie d’Electrons Auger et Microanalyse par Spectrométrie de Rayons X. Les essais de corrosion sont menés à 600 et à 1200°C, pendant des durées pouvant atteindre un millier d’heures dans des mélanges Air/H2O(g) (90/10, 80/20 et 50/50) s’écoulant entre 5 et 10 cm.s-1, de la pression atmosphérique jusqu’à 1 MPa. Les influences des différentes conditions expérimentales et des paramètres propres aux matériaux sont mises en évidence et discutées. En outre, des modes d’initiation et de propagation de la corrosion sont proposés pour chacun des deux matériaux et pour chacune des deux températures étudiées. Enfin, une approche théorique, basée sur les équations de diffusion de Stephan-Maxwell et des calculs thermodynamiques, est développée et permet de prévoir l’ordre de grandeur des vitesses de dégradation du SiC et du B4C dans des environnements à haute température et à haute pression. Le modèle analytique prend en compte les phénomènes d’inter-diffusion des espèces gazeuses dans la couche limite située à la surface du carbure oxydé et a été validé à partir de données expérimentales extraites de cette étude et de la littérature.