Chapitre I Matériaux composites
I.2.2. Fibres de bore
Elles peuvent être noyées sans difficulté
dans des matrices métalliques et également organiques. Pourtant
leur fabrication ne se fait pas facilement.
Le bore est dur, fragile, rigide et ne peut pas être
étiré. Par conséquent la fabrication des fibres de bore se
fait par dépôt en phase vapeur du bore sur un filament de
tungstène. Les fibres de bore possèdent des
propriétés élevées en traction mais il faut
également noter leurs bonnes propriétés en compression.
I.2.3. Fibres de carbone
Le carbone est le sixième du tableau des
éléments périodiques. Des fibres de carbone de très
hautes performances ont été produites dans les années
soixante, quelques années après la fabrication des
premières fibres de bore. Les fibres de carbone ont été
rapidement acceptées comme renforcement et adoptées au lieu des
fibres de bore pour la plupart des applications, surtout pour les composites
à matrice organique. Les fibres de carbone peuvent avoir presque les
mêmes propriétés spécifiques que celles des fibres
de bore, mais sont moins chères et plus fines.
La production actuelle de fibres de carbone destinées
aux renforts de composites s'établit à 3.000 tonnes/an. Elles
sont principalement utilisées pour les composites « Hautes
Performances » en aéronautique, en construction industrielle
et dans les sports et loisirs. La production de fibres de carbone repose sur la
maîtrise de la production des fibres acryliques, précurseurs
traditionnels des fibres de carbone, de formule générique.
(CH2-CHCN)n-(CH2-CXY)n'
(acrylonitrile + comonomère) par la voie classique du solvant, dite
ex-Pan (Figure I.1). On opère par carbonisation de la fibre de
polyacrylonitrile (PAN) sous atmosphère neutre d'azote dans des fours
à pyrolyse de façon à ne conserver que la chaîne
carbonée. La technologie développée par Sumitomo
(Dialead), dite ex-Bray, fondée sur la distillation du pétrole,
donne des fibres de qualité variable ; elle a connu un
développement rapide. En dehors des secteurs de l'aéronautique,
des sports et loisirs, les fibres de carbone ont largement été
utilisées dans les composites « Grande Diffusion
».
Oxydation
200 à 400°C
Carbonisation 1.000 à 1.500°C
Graphitisation
1.800 à 2.000°C
Fibre PAN
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Fibre HR Fibre HM
(Haute Résistance) (Haut Module)
Figure I.1 : Voie classique de la
production des fibres de carbone
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