Caractéristiques mécaniques et chimiques des fibres de carbone protégées par un revêtement de carbure formé par dépôt chimique réactif

Des couches de carbure de silicium, de titane et de bore sont formées en surface des fibres de carbone par dépôt chimique réactif (RCVD) en utilisant des mélanges gazeux SiCl 4 -H 2 -Ar, TiCl 4 -H 2 et BCl 3 -H 2 . Deux types de fibres sont envisagés dans ce travail: des fibres à précurseur polyacrilonitrile (ex-pan) et à précurseur brai (ex-brai). Les propriétés mécaniques des fibres revêtues sont déterminées sur monofilaments. L'emploi de hautes températures de RCVD dégrade les fibres. En vue de l'utilisation de ces fibres comme renfort de matériaux composites à matrice aluminium, l'effet d'un traitement thermique, à l'air ou en présence de métal, sur la valeur de leur contrainte à rupture est étudié. Dans ces deux cas, le revêtement diminue la réactivité du carbone. A l'air, à 450°C, les propriétés des fibres augmentent par un traitement de quelques minutes; à 600°C, la diminution de la contrainte est reliée à la microcristallinité des oxydes formés. En présence d'aluminium liquide, le carbure de silicium assure la protection de la fibre; cette dernière reste limitée dans le temps par suite de réactions chimiques entre les deux constituants. Il est montré en particulier que l'oxyde de silicium, présent comme impureté dans le revêtement, réagit facilement avec le métal en produisant des défauts de surface. Silicon, titanium and boron carbide layers were formed on carbon fibres by reactive chemical vapour deposition (RCVD) using mixtures of SiCl 4 -H 2 -Ar, TiCl 4 -H 2 and BCl 3 -H 2 gases. Two types of fibres were considered: fibres made using a polyacrylonitrile precursor (ex-pan) and fibres made using a tar precursor (ex-brai). The mechanical properties of the coated fibres were determined on monofilaments. The high temperatures involved in RCVD resulted in degradation of the fibres. In order to use these fibres as reinforced aluminium-matrix composites, the influence of thermal treatment in air or in the presence of metal was investigated. In both cases, the coating decreased the carbon reactivity. In air, at 450°C, the properties of the fibres increased after a few minutes of treatment, whereas at 600°C, the tensile strength decreased in Une with the microcrystallinity of the oxides obtained. In the presence of liquid aluminium, the silicon carbide protects the fibres as long as there is no chemical reaction between the two components. In particular, silicon oxide, present as an impurity in the coating, easily reacts with the metal to produce defects on the fibre surface.