De nouveaux composites de céramiques
Les CMC servent déjà dans le secteur spatial dans le domaine des hautes températures. Elles disposent aussi d'un potentiel évident pour les secteurs de la fabrication, des transports et de l'énergie. Cependant, ces matériaux de pointe sont d'une fabrication délicate, coûteuse, longue et qui consomme beaucoup d'énergie. L'objectif du projet HELM(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (High-frequency electro-magnetic technologies for advanced processing of ceramic matrix composites and graphite expansion), financé par l'UE, était de surmonter ces difficultés afin d'ouvrir la voie à de nouveaux matériaux. Des chercheurs étudient de nouvelles techniques innovantes de chauffage par micro-ondes intégrées aux méthodes classiques de chauffage. Ces dernières sont notamment l'infiltration chimique de vapeur (CVI), l'infiltration de silicium liquide (LSI), l'expansion de graphite (GE) et l'imprégnation de polymères puis pyrolyse (PIP). Pour éviter la contamination du matériau produit, les chercheurs ont fabriqué le tout premier four micro-ondes entièrement en graphite pour l'infiltration chimique de vapeur. Des tests d'infiltration effectués sur trois matériaux différents ont montré que le temps de fabrication des CMC était réduit à un tiers de celui obtenu par CVI isotherme traditionnel. Les tests d'un four MW-LSI de laboratoire ont produit des résultats très prometteurs. Le silicium fond en quelques minutes au lieu de plusieurs heures pour un four industriel classique. Les partenaires du projet ont également produit des fours LSI et GE à l'échelle pilote pour produire des systèmes de freinage et des plaques antimissiles, réduisant le temps de traitement des CMC de 50 %. En se basant sur le succès du four sans chambre de quartz pour l'infiltration chimique de vapeur, le chauffage pour l'imprégnation puis pyrolyse de polymères s'est fait sans parois de quartz. Les tests effectués sur un système à petite échelle ont montré des réductions considérables des temps de traitement et de la consommation d'énergie, ainsi que des améliorations des propriétés mécaniques des CMC tels que la ténacité et la résistance au déchirement. Le travail sur la production d'un four PIP à grande échelle permettant de fabriquer une préforme de disque de frein se poursuit suite au projet, et il reste encore une marge significative d'améliorations. Les chercheurs du projet HELM ont délivré une nouvelle technologie de chauffage micro-ondes qui réduit de manière significative les temps de traitement et la consommation d'énergie par rapport au processus thermiques simples. Le traitement permet d'obtenir des CMC et du graphite expansé moins cher et de meilleure qualité, ce qui permet de réaliser de nouvelles microstructures qui ne sont pas actuellement accessibles avec les technologies conventionnelles.
