L'infiltration chimique en phase vapeur (CVI) est un procédé d'ingénierie céramique qui consiste à infiltrer un matériau matriciel dans des préformes fibreuses pour créer des composites renforcés par des fibres. Ce procédé utilise des gaz réactifs à des températures élevées pour obtenir l'infiltration souhaitée.
Le processus d'infiltration chimique de vapeur comprend généralement les étapes suivantes :
1. Préparation de la préforme : Une préforme fibreuse est d'abord préparée, qui sert de matériau de base pour le composite. La préforme est généralement constituée de fibres céramiques disposées selon un schéma ou une orientation spécifique.
2. Production de gaz réactifs : Des gaz réactifs sont générés, souvent par décomposition thermique ou réaction de gaz précurseurs. Ces gaz réactifs réagissent avec la surface de la préforme pour former la matrice souhaitée.
3. Transport des gaz : Les gaz réactifs générés sont transportés jusqu'à la surface de la préforme. Cela peut se faire par l'utilisation de gaz vecteurs ou par le contrôle de la pression et du débit des gaz.
4. Adsorption et réaction : Les gaz réactifs s'adsorbent sur la surface de la préforme et subissent des réactions hétérogènes catalysées par la surface. Cela conduit au dépôt du matériau matriciel souhaité sur les fibres de la préforme.
5. Diffusion en surface : Le matériau matriciel déposé subit une diffusion superficielle, s'étalant et s'infiltrant dans les espaces entre les fibres de la préforme. Ce processus de diffusion se poursuit jusqu'à ce que le niveau d'infiltration souhaité soit atteint.
6. Nucléation et croissance : Lorsque le matériau de la matrice s'infiltre dans la préforme, il subit une nucléation et une croissance, formant un revêtement continu et uniforme ou une matrice à l'intérieur de la préforme. Ce revêtement renforce les fibres, ce qui donne un composite renforcé par des fibres.
7. Désorption et élimination des produits : Tout au long du processus, les produits de réaction gazeux sont continuellement désorbés de la surface de la préforme. Ces produits de réaction sont transportés loin de la surface, ce qui garantit une conversion chimique correcte et l'élimination de tout sous-produit.
L'infiltration chimique en phase vapeur offre plusieurs avantages pour la production de composites renforcés de fibres. Elle permet un contrôle précis de la composition, de l'épaisseur et de la répartition du matériau de la matrice dans la préforme. En outre, l'IVE permet d'atteindre des niveaux d'infiltration élevés, ce qui se traduit par des composites aux propriétés mécaniques améliorées, telles que la résistance, la rigidité et la ténacité.
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