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FR2758146A1 - Composite carbon@ fibre reinforced materials with mixed carbon@-metal matrix - Google Patents

Composite carbon@ fibre reinforced materials with mixed carbon@-metal matrix Download PDF

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FR2758146A1
FR2758146A1 FR9700149A FR9700149A FR2758146A1 FR 2758146 A1 FR2758146 A1 FR 2758146A1 FR 9700149 A FR9700149 A FR 9700149A FR 9700149 A FR9700149 A FR 9700149A FR 2758146 A1 FR2758146 A1 FR 2758146A1
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FR
France
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sep
carbon
pitch
matrix
fibrous reinforcement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
FR9700149A
Other languages
French (fr)
Inventor
Christophe Colin
Gerard Rousseau
Guy Larnac
Vacon Philippe Le
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Group SAS
Original Assignee
Airbus Group SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Group SAS filed Critical Airbus Group SAS
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Priority to FR9800137A priority patent/FR2760760B1/en
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Abstract

Composite material comprising a fibrous carbon reinforcement in a mixed matrix comprising a first carbon component and a second metallic component is claimed.

Description

MATERIAU COMPOSITE A RENFORT CARBONE DANS UNE MATRICE
MIXTE CARBONE-METAL ET SON PROCEDE DE FABRICATION
DESCRIPTION
Domaine technique
La présente invention a pour objet un matériau composite à renfort carboné, utilisable notamment pour des applications spatiales nécessitant une stabilité dimensionnelle importante.
COMPOSITE MATERIAL WITH CARBON REINFORCEMENT IN A MATRIX
MIXED CARBON-METAL AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
DESCRIPTION
Technical area
The subject of the present invention is a composite material with a carbon reinforcement, which can be used in particular for space applications requiring significant dimensional stability.

Parmi ces applications, on peut citer en particulier les plates-formes spatiales à vocation optique, et plus précisément les structures de support d'instruments d'optique destinées aux satellites d'observation spatiale qui nécessitent des performances de plus en plus élevées. These applications include, in particular, space platforms for optical purposes, and more specifically optical instrument support structures for space observation satellites that require increasingly high performance.

Le marché de ces futurs télescopes d'observation montre que les matériaux composites utilisés devront posséder des stabilités dimensionnelles encore plus grandes et posséder les propriétés suivantes
- un coefficient de dilatation thermique très proche de O (a < < 10-7 C l) ;
- un module élastique le plus élevé possible
- une conductivité thermique importante ; et
- une valeur de contrainte en cisaillement interlaminaire comparable à celle mesurée sur les matériaux composites organiques.
The market for these future observation telescopes shows that the composite materials used will have even greater dimensional stability and have the following properties
a coefficient of thermal expansion very close to O (a <<10-7 C l);
- highest elastic modulus possible
- a significant thermal conductivity; and
an interlaminar shear stress value comparable to that measured on organic composite materials.

De tels matériaux composites peuvent également être utilisés dans le domaine de l'électronique en raison de leur excellente conductivité athermique.  Such composite materials can also be used in the field of electronics because of their excellent athermic conductivity.

Etat de la technique antérieure
Parmi les matériaux susceptibles de présenter ces propriétés, on connaît des matériaux composites du type carbone-carbone, c'est-à-dire à renfort fibreux carboné dans un matrice de carbone. De tels matériaux présentent une isotropie des propriétés, une densité faible et, lorsqu'ils sont réalisés à partir de fibres de carbone de haute résistance (HR), un coefficient de dilation thermique proche de 0, mais leurs performances sont limitées par leur faible niveau de conductivité thermique, leur module élastique faible (E < 60 Gpa) du fait de l'utilisation de fibres de carbone de haute résistance (HR) et leur contrainte en cisaillement interlaminaire insuffisante.
State of the art
Among the materials likely to have these properties, there are known composite materials of carbon-carbon type, that is to say carbon fiber reinforcement in a carbon matrix. Such materials exhibit property isotropy, low density and, when made from high strength carbon (HR) fibers, a coefficient of thermal expansion close to 0, but their performance is limited by their low level. thermal conductivity, their low elastic modulus (E <60 Gpa) due to the use of high strength carbon fibers (HR) and their insufficient interlaminar shear stress.

Des matériaux composites de ce type sont décrits par exemple dans FR-A-2 668 479 et
FR-A-2 669 623.
Composite materials of this type are described for example in FR-A-2 668 479 and
FR-A-2,669,623.

Plus récemment, on a proposé d'autres matériaux composites comportant un renfort fibreux carboné associé à une matrice métallique, par exemple à base de magnésium, comme il est décrit dans
FR-A-2 695 409 et FR-A-2 698 582. De tels matériaux ont des propriétés mécaniques intéressantes, une conductivité thermique élevée, mais leur stabilité dimensionnelle est insuffisante en raison du coefficient de dilatation thermique élevé de la matrice métallique. Par ailleurs, ils sont sensibles à la corrosion atmosphérique.
More recently, other composite materials have been proposed comprising a carbon fiber reinforcement associated with a metal matrix, for example based on magnesium, as described in US Pat.
FR-A-2 695 409 and FR-A-2 698 582. Such materials have interesting mechanical properties, a high thermal conductivity, but their dimensional stability is insufficient because of the high coefficient of thermal expansion of the metal matrix. Moreover, they are sensitive to atmospheric corrosion.

Exposé de l'invention
La présente invention a précisément pour objet un matériau composite à renfort carboné qui présente des propriétés améliorées par rapport à celles des matériaux composites du même type comprenant une matrice carbonée ou une matrice métallique.
Presentation of the invention
The present invention specifically relates to a composite material with carbon reinforcement which has improved properties compared to those of composite materials of the same type comprising a carbon matrix or a metal matrix.

Selon l'invention, le matériau composite comprend un renfort fibreux de fibres carbonées disposé dans une matrice mixte comprenant un premier constituant carboné et un second constituant métallique. According to the invention, the composite material comprises a fibrous reinforcement of carbon fibers arranged in a mixed matrix comprising a first carbon component and a second metal component.

Selon l'invention, le second constituant métallique peut être n'importe quel type de métal, d'alliage métallique ou de composé intermétallique. On peut utiliser en particulier l'aluminium, le magnésium, le cuivre et leurs alliages ainsi que les composés intermétalliques du type Aine, TiAl. Des alliages susceptibles de convenir sont les alliages aluminiummagnésium et les alliages magnésium-zirconium. According to the invention, the second metal component may be any type of metal, metal alloy or intermetallic compound. Aluminum, magnesium, copper and their alloys as well as intermetallic compounds of the Aine type, TiAl can be used in particular. Suitable alloys are aluminum magnesium alloys and magnesium zirconium alloys.

On peut utiliser en particulier l'aluminium ou un alliage aluminium-magnésium contenant 10 % en poids de magnésium. Aluminum or an aluminum-magnesium alloy containing 10% by weight of magnesium can be used in particular.

Dans le matériau composite de l'invention, l'adjonction d'un constituant métallique à la matrice carbonée permet d'améliorer les performances du matériau composite, notamment en ce qui concerne son coefficient de dilation thermique, sa conductivité thermique et ses propriétés mécaniques. In the composite material of the invention, the addition of a metallic constituent to the carbon matrix makes it possible to improve the performance of the composite material, in particular as regards its coefficient of thermal expansion, its thermal conductivity and its mechanical properties.

En effet, l'introduction d'un constituant métallique à fort coefficient de dilation thermique dans un matériau composite du type carbone-carbone qui possède un coefficient de dilation thermique négatif, permet d'augmenter ce coefficient de dilation thermique pour atteindre la valeur requise, proche de 0, pour les applications requérant une grande stabilité, en particulier dans le domaine spatial. Indeed, the introduction of a metal component with a high coefficient of thermal expansion in a carbon-carbon composite material which has a negative coefficient of thermal expansion, makes it possible to increase this coefficient of thermal expansion to reach the required value, close to 0, for applications requiring high stability, especially in the space domain.

De plus, grâce à l'adjonction de ce constituant métallique, on peut utiliser des fibres de carbone à haut module et à très haut module car on peut compenser la forte négativité de leur coefficient de dilation thermique en jouant sur la teneur en constituant métallique de la matrice et obtenir de ce fait un module élastique plus élevé. Par ailleurs, l'addition d'un constituant métallique de conductivité élevée, permet d'augmenter la conductivité thermique du matériau. Moreover, thanks to the addition of this metallic constituent, it is possible to use carbon fibers with high modulus and very high modulus because it is possible to compensate for the high negativity of their coefficient of thermal expansion by varying the content of metallic constituent of the matrix and thereby obtain a higher elastic modulus. Moreover, the addition of a metallic constituent of high conductivity makes it possible to increase the thermal conductivity of the material.

Ainsi, en choisissant de façon appropriée le constituant métallique utilisé pour la matrice et sa teneur dans le matériau composite, on peut régler les propriétés du matériau à des valeurs appropriées. Thus, by appropriately selecting the metal component used for the matrix and its content in the composite material, the properties of the material can be set to appropriate values.

Généralement, la teneur en constituant métallique du matériau composite est de 0,5 à 60 % en volume par rapport au volume dudit matériau. Generally, the metal component content of the composite material is 0.5 to 60% by volume relative to the volume of said material.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le matériau composite comprend en volume
- 40 à 70 % de renfort fibreux,
- 10 à 45 % du premier constituant carboné de la matrice , et
- 5 à 25 % du second constituant métallique de la matrice.
According to a preferred embodiment of the invention, the composite material comprises in volume
40 to 70% fibrous reinforcement,
10 to 45% of the first carbon component of the matrix, and
5 to 25% of the second metal component of the matrix.

En particulier, la teneur en second constituant métallique de la matrice est choisie de façon telle que le coefficient de dilation thermique du composite soit de 0 à 10-7 C-1.  In particular, the content of the second metal component of the matrix is chosen so that the coefficient of thermal expansion of the composite is from 0 to 10-7 C-1.

Dans le matériau composite de l'invention, le renfort fibreux est constitué de fibres carbonées qui peuvent etre des fibres de carbone, ou des fibres de carbone recouvertes d'une couche de carbure ou de carbonitrure de silicium. In the composite material of the invention, the fibrous reinforcement consists of carbon fibers which may be carbon fibers, or carbon fibers covered with a layer of silicon carbide or carbonitride.

Lorsqu'on utilise des fibres de carbone, celles-ci peuvent être des fibres longues de carbone de type haute résistance (HR), haut module (HM) ou très haut module (THM), fabriquées à partir de divers précurseurs. De préférence, on utilise des fibres de carbone fabriquées, soit à partir de précurseurs polyacrylonitrile (fibres ex-PAN), soit à partir d'un précurseur brai de pétrole ou de houille (fibres ex brai).  When carbon fibers are used, these may be high-strength (HR), high modulus (HM) or very high modulus (THM) carbon fibers made from various precursors. Preferably, carbon fibers manufactured either from polyacrylonitrile precursors (fibers ex-PAN) or from a precursor pitch of petroleum or coal (fibers ex-pitch) are used.

Dans le renfort fibreux, les fibres peuvent être unidirectionnelles (UD), c'est-à-dire que toutes les fibres sont orientées dans la même direction, ou quasi-unidirectionnelles, quelques fibres étant dans le sens travers à 90" pour maintenir le renfort. On peut aussi utiliser des renforts formés de fibres, bidirectionnelles (2D), tridirectionnelles (3D) et multidirectionnelles. Dans le cas d'un renfort fibreux formé de fibres bidirectionnelles, celles-ci peuvent être constituées de nappes unidirectionnelles empilées, disposées alternativement selon deux directions. On peut aussi utiliser des renforts fibreux constitués par des armatures tissées telles que celle décrite dans
FR-A-2 610 951 que l'on désigne généralement par l'abréviation 2,5 D, ou celle décrite dans
FR-A-2 612 950 que l'on désigne généralement par l'abréviation 3D evo.
In the fiber reinforcement, the fibers can be unidirectional (UD), that is to say that all the fibers are oriented in the same direction, or quasi-unidirectional, some fibers being in the cross direction at 90 "to maintain the reinforcement Fiber-formed, bidirectional (2D), tridirectional (3D) and multidirectional reinforcements may also be used In the case of fibrous reinforcement made up of bidirectional fibers, these may consist of stacked unidirectional sheets arranged alternately In two directions, it is also possible to use fibrous reinforcements constituted by woven reinforcements such as that described in
FR-A-2 610 951 which is generally designated by the abbreviation 2.5 D, or that described in
FR-A-2612950 which is generally designated by the abbreviation 3D evo.

Le constituant carboné de la matrice est généralement du carbone obtenu, soit par voie liquide par pyrolyse et graphitation de précurseurs constitués par des résines organiques thermodurcissables et/ou par du brai, soit par voie gazeuse par dépôt de pyrocarbone et graphitation. The carbon component of the matrix is generally carbon obtained, either by liquid pyrolysis and graphitation of precursors consisting of thermosetting organic resins and / or by pitch, or by gaseous deposition of pyrocarbon and graphitation.

Le matériau composite de l'invention peut être fabriqué aisément à partir d'une préforme de matériau composite poreuse du type carbone-carbone comportant un renfort fibreux de fibres carbonées disposé dans une matrice du premier constituant carboné, ayant une porosité de 0,5 à 60 %, par introduction du second constituant métallique dans la porosité de cette préforme pour la remplir au moins en partie de ce second constituant métallique. The composite material of the invention can be easily manufactured from a preform of carbon-carbon type porous composite material comprising a fibrous reinforcement of carbon fibers arranged in a matrix of the first carbon component, having a porosity of 0.5 to 60%, by introducing the second metal component in the porosity of this preform to fill at least part of this second metal component.

La préforme poreuse peut être préparée par des techniques classiques de dépôt de carbone dans un renfort fibreux. De préférence, la préforme est obtenue en réalisant un ou plusieurs cycles d'imprégnation d'un renfort fibreux de fibres carbonées au moyen de précurseurs du constituant carboné de la matrice. The porous preform can be prepared by conventional carbon deposition techniques in fibrous reinforcement. Preferably, the preform is obtained by performing one or more cycles of impregnation of a fibrous reinforcement of carbon fibers using precursors of the carbon component of the matrix.

Ces précurseurs peuvent être soit des résines organiques thermodurcissables, soit du brai, soit un gaz d' hydrocarbure qui donnera par pyrolyse du pyrocarbone. These precursors may be either thermosetting organic resins or pitch, or a hydrocarbon gas which pyrolytically pyrolyzes.

Ainsi, pour la réalisation de la préforme poreuse, on part de fibres de carbone unidirectionnelles, quasi unidirectionnelles ou multidirectionnelles, sous forme de substrat tissé ou non tissé, qui constitueront le renfort du matériau composite, et on forme dans ce renfort la matrice de carbone. Thus, for producing the porous preform, starting from unidirectional carbon fibers, almost unidirectional or multidirectional, in the form of woven or non-woven substrate, which will constitute the reinforcement of the composite material, and is formed in this reinforcement the carbon matrix .

Généralement les fibres de carbone commerciales sont destinées à la réalisation de composites à matrice organique pour lesquels des liaisons fibre-matrice fortes sont nécessaires. Aussi le fabriquant de fibres greffe à la surface des fibres des groupes fonctionnels -C-OH, -C = o et -COOH de façon à permettre la formation de liaisons fortes avec les plastiques. Dans le cas des matériaux composites de l'invention qui sont des composites carbone-carbone, des liaisons fibre-matrice fortes conduisent à des matériaux fragiles, ce qui n' est pas souhaitable. Generally, commercial carbon fibers are intended for the production of organic matrix composites for which strong fiber-matrix bonds are necessary. Also, the fiber manufacturer grafts on the surface of the fibers functional groups -C-OH, -C = o and -COOH so as to allow the formation of strong bonds with plastics. In the case of the composite materials of the invention which are carbon-carbon composites, strong fiber-matrix bonds lead to brittle materials, which is undesirable.

Aussi, avant de réaliser le matériau composite, on préfère donc éliminer les fonctions oxhydryles à la surface de fibres. Ceci peut être effectué par un traitement thermique, par exemple vers 900 C sous atmosphère neutre. On peut aussi procéder par ailleurs à un désensimage des fibres par lavage dans de l'acétone. Cet ensimage est un revêtement organique de surface appliqué pour faciliter la manipulation des mèches, qui n'est pas souhaitable dans le cas des composites carbone-carbone. Après cette étape préalable, on peut former la matrice carbonée autour du renfort fibreux, à partir de résines organiques, à partir de brai ou à partir des deux.Also, before making the composite material, it is therefore preferred to eliminate the oxhydryl functions on the surface of fibers. This can be done by a heat treatment, for example to 900 C under a neutral atmosphere. It is also possible to proceed with the desizing of the fibers by washing in acetone. This size is a surface organic coating applied to facilitate the handling of the locks, which is not desirable in the case of carbon-carbon composites. After this preliminary step, the carbon matrix can be formed around the fibrous reinforcement, from organic resins, from pitch or from both.

En effet, selon l'invention, on peut réaliser un ou plusieurs cycles d'imprégnation du renfort fibreux, chaque cycle comportant une étape d'imprégnation du renfort fibreux au moyen d'un résine organique ou de brai, suivie d'une étape de pyrolyse. According to the invention, it is possible to carry out one or more impregnation cycles of the fibrous reinforcement, each cycle comprising a step of impregnating the fibrous reinforcement by means of an organic resin or pitch, followed by a step of pyrolysis.

Après ce ou ces cycles d'imprégnation, on réalise ensuite une graphitation, soit un traitement thermique sous gaz neutre à une température de 1600 à 2600"C.  After this or these impregnation cycles, a graphitation is then carried out, ie a thermal treatment under neutral gas at a temperature of 1600 to 2600 ° C.

Les conditions utilisées pour les étapes d'imprégnation et de pyrolyse du ou des cycles d'imprégnation dépendent en particulier du précurseur utilisé comme on le verra plus loin. The conditions used for the impregnation and pyrolysis steps of the impregnation cycle or cycles depend in particular on the precursor used, as will be seen below.

1) Densification à partir de résines organiques
Les résines organiques thermodurcissables sont des précurseurs par pyrolyse de carbone vitreux isotrope et de faible densité. Cependant, le rendement en carbone varie beaucoup selon la nature du squelette carboné du polymère de départ. Lors de l'élévation de la température, les liaisons de plus en plus fortes sont progressivement rompues : d'abord les liaisons entre chaînes de polymères, puis les liaisons de groupements aliphatiques qui perdent leurs hétéroatomes, et enfin les liaisons intramoléculaires aliphatiques qui se réorganisent en se déshydrogénant pour donner des structures carbonées aromatiques de plus en plus denses.
1) Densification from organic resins
The thermosetting organic resins are precursors by pyrolysis of isotropic and low density glassy carbon. However, the carbon yield varies greatly depending on the nature of the carbon skeleton of the starting polymer. When the temperature rises, the increasingly strong bonds are progressively broken down: first the bonds between polymer chains, then the bonds of aliphatic groups which lose their heteroatoms, and finally the intramolecular aliphatic bonds which reorganize themselves. by dehydrogenating to give aromatic carbon structures more and more dense.

Le rendement en carbone est d'autant plus élevé que le polymère est constitué de molécules plus stables (aromatiques) et plus ramifiées avec des liaisons plus fortes (aromatiques). Le meilleur résultat est obtenu avec des molécules infinies dites réticulées qui sont aussi infusibles. The carbon yield is higher when the polymer consists of more stable (aromatic) and more branched molecules with stronger (aromatic) bonds. The best result is obtained with so-called crosslinked infinite molecules that are also infusible.

Ces polymères sont produits généralement par des réactions de condensation et développent des molécules s'étendant dans les trois directions de l'espace. C'est le cas des résines phénoliques de type résol et des résines furaniques. Dans le cas des résines phénoliques, le rendement en coke est d'environ 56 "o.  These polymers are generally produced by condensation reactions and develop molecules extending in the three directions of space. This is the case of resol type phenolic resins and furan resins. In the case of phenolic resins, the coke yield is about 56%.

La nature amorphe du carbone ainsi produit résulte de la conservation, lors du processus de pyrolyse, d'une grande partie du squelette carboné non ordonné du polymère d'origine, ainsi que de l'absence de mobilité des atomes de carbone. Le carbone vitreux est constitué de très petits domaines graphitiques (USB formés d'empilements de plans graphitiques sur des distances très courtes de l'ordre de quelques noyaux aromatiques) reliés sans ordre à grande distance et laissant entre eux une microporosité importante. La densité du coke est d'environ 1,54, densité inférieure à celle du graphite qui est de 2,25. Le coke vitreux n'est pas graphitable, c'est-à-dire que par traitement à haute température, par exemple à une température supérieure à 2400"C, les atomes de carbone n'acquièrent pas une mobilité suffisante pour se réorganiser et donner du graphite. The amorphous nature of the carbon thus produced results from the preservation, during the pyrolysis process, of a large part of the unordered carbon skeleton of the original polymer, as well as the absence of mobility of the carbon atoms. The vitreous carbon is made of very small graphitic domains (USB formed of stacks of graphitic planes over very short distances of the order of a few aromatic nuclei) unrelated to a large distance and leaving a significant microporosity between them. The density of the coke is about 1.54, a density lower than that of graphite which is 2.25. The vitreous coke is not graphitable, that is to say that by treatment at high temperature, for example at a temperature above 2400 ° C, the carbon atoms do not acquire sufficient mobility to reorganize and give graphite.

Dans le cas de ces résines organiques, l'étape de densification comporte plusieurs étapes qui sont
- a) la formation de la forme en carbone/résine,
- b) la pyrolyse de la forme en carbone/résine,
- c) un traitement thermique de stabilisation.
In the case of these organic resins, the densification step comprises several steps which are
a) formation of the carbon / resin form,
b) pyrolysis of the carbon / resin form,
- c) a stabilizing heat treatment.

La première étape comporte deux variantes selon le type de substrat fibreux mis en oeuvre. The first step has two variants depending on the type of fibrous substrate used.

Dans le cas d'un substrat tissé (type 2,5D et 3D) les opérations sont les suivantes
n"l : mise en outillage du substrat de façon à maintenir sa forme.
n"2 : imprégnation par la résine liquide (ou en solution) par la méthode vide/pression.
n"3 : polymérisation de la résine.
In the case of a woven substrate (type 2.5D and 3D) the operations are as follows
No. 1: Tooling the substrate so as to maintain its shape.
No. 2: Impregnation with the liquid resin (or in solution) by the vacuum / pressure method.
No. 3: polymerization of the resin.

Dans le cas d'un substrat 2D réalisé par drapage de tissus, les opérations suivantes sont réalisées
n"l : réalisation d'un préimprégné avec la résine.
In the case of a 2D substrate made by draping fabrics, the following operations are performed
No. 1: production of a prepreg with the resin.

Le préimprégné est obtenu par trempage du tissu dans la résine liquide ou en solution, essorage, séchage, puis pré-polymérisation de la résine (gélification) pour l'amener dans un état lui permettant de coller sans couler.
n"2 : drapage des tissus sur une forme et mise sous vessie.
n03 : polymérisation sous vide et pression externe en autoclave.
The prepreg is obtained by soaking the fabric in the liquid resin or in solution, spinning, drying, and then pre-polymerization of the resin (gelling) to bring it into a state allowing it to stick without casting.
n "2: draping of the tissues on a form and placing under bladder.
n03: vacuum polymerization and external pressure in an autoclave.

2) Densification à partir de brai
Le brai est le résidu final du processus de distillation des pétroles ou des goudrons de houille.
2) Densification from pitch
Pitch is the final residue of the distillation process of oils or coal tars.

Il est constitué d'un mélange complexe de molécules aromatiques lourdes ayant de 3 à plusieurs dizaines de noyaux aromatiques. C'est de ce fait un matériau thermoplastique avec un comportement du verre caractérisé par son point de ramollissement.It consists of a complex mixture of heavy aromatic molecules having from 3 to several tens of aromatic rings. It is therefore a thermoplastic material with a behavior of glass characterized by its softening point.

La pyrolyse du brai se réalise en phase liquide. A mesure que la température s'élève, les premières cassures de molécules interviennent pour les liaisons les moins stables. Il se produit alors une recombinaison (condensation) de ces éléments conduisant à des molécules de plus en plus lourdes et aromatiques, donc plus stables. Pyrolysis of pitch is carried out in the liquid phase. As the temperature rises, the first breaks in molecules occur for the less stable bonds. There is then a recombination (condensation) of these elements leading to increasingly heavy and aromatic molecules, and therefore more stable.

Les molécules aromatiques constituent des plans. A partir d'une certaine dimension, ils s'ordonnent entre eux en se rapprochant et en s'orientant parallèlement, constituant ainsi des petits domaines de semi-cristaux (cristaux liquides). Ces domaines de cristaux liquides s'organisent sous forme de sphères (mésophases) dispersées dans la phase isotrope. Ces sphères croissent peu à peu aux dépens de la phase isotrope, puis coalescent jusqu'à envahir complètement tout le domaine vers 450"C. Celui-ci est alors sous forme solide et constitue le semi-coke. Aromatic molecules are plans. From a certain dimension, they are arranged between them by moving closer together and orienting themselves in parallel, thus constituting small domains of semi-crystals (liquid crystals). These domains of liquid crystals are organized in the form of spheres (mesophases) dispersed in the isotropic phase. These spheres grow gradually at the expense of the isotropic phase, then coalesce to completely invade the entire range to 450 ° C. This is then in solid form and is semi-coke.

La particularité du coke de brai est donc son caractère anisotrope avec une organisation prégraphitique. Par traitement ultérieur à haute température, cette organisation imparfaite s'améliore jusqu'à donner une structure graphitique presque parfaite sur de larges domaines avec une densité proche de celle du graphite (2,25). The particularity of pitch coke is therefore its anisotropic character with a pregraphic organization. By subsequent treatment at high temperature, this imperfect organization improves to a nearly perfect graphitic structure over large areas with a density close to that of graphite (2.25).

Cependant, d'un point de vue technologique, l'inconvénient du brai est son caractère thermoplastique. Celui-ci est responsable d'un rendement volumique en coke extrêmement faible par suite du moussage du brai lors de la pyrolyse. Cette difficulté peut être contournée en réalisant une pyrolyse sous pression isostatique dans des hyperclaves, dont la pression est d'environ 100 MPa. Ce procédé est coûteux et limite les dimensions des pièces réalisables. However, from a technological point of view, the disadvantage of pitch is its thermoplastic character. This is responsible for an extremely low coke volume yield due to the foaming of pitch during pyrolysis. This difficulty can be circumvented by carrying out a pyrolysis under isostatic pressure in hyperclaves, whose pressure is about 100 MPa. This process is expensive and limits the dimensions of the workpieces.

Selon l'invention, on évite l'utilisation de l'hyperclave en utilisant un procédé de densification du brai sans pression. According to the invention, the use of the hyperclave is avoided by using a method of densification of the pitch without pressure.

Aussi, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un matériau composite comportant un renfort fibreux et une matrice carbonée formée à partir de brai, comprenant les étapes suivantes
- imprégnation du renfort fibreux par du brai liquéfié ou en solution dans un solvant,
- traitement thermique du renfort fibreux imprégné à une température de 340"C à 360"C pour amener le point de ramollissement du brai à une valeur de 240-260"C,
- oxydation du brai à une température de 200"C à 240"C, pendant 100 à 200 h,
- pyrolyse du brai sous gaz inerte à la pression atmosphérique, et
- graphitation.
Also, the invention also relates to a method for manufacturing a composite material comprising a fibrous reinforcement and a carbon matrix formed from pitch, comprising the following steps
impregnation of the fibrous reinforcement with liquefied pitch or in solution in a solvent,
heat treating the fibrous reinforcement impregnated at a temperature of 340 ° C to 360 ° C to bring the softening point of the pitch to a value of 240-260 ° C,
oxidation of the pitch at a temperature of 200 ° C. to 240 ° C. for 100 to 200 hours,
pyrolysis of the pitch under inert gas at atmospheric pressure, and
- graphitation.

Dans ce cas, on réalise tout d'abord un mûrissage thermique du brai pour l'amener à un point de ramollissement d'environ 240 C, puis on l'oxyde à l'air vers 200"C, ce qui a pour effet de le rendre infusible et de lui conférer à la pyrolyse le même comportement qu'une résine. Toutefois, cette méthode nécessite l'utilisation d'un réacteur performant capable de fournir un bon vide et une température de 400"C.  In this case, the pitch is firstly heat-treated to bring it to a softening point of about 240 ° C., then air-dried at about 200 ° C., which has the effect of make it infusible and give it the same behavior as pyrolysis resin, but this method requires the use of a high-performance reactor capable of providing a good vacuum and a temperature of 400 ° C.

Deux méthodes alternatives à la méthode précédente peuvent être utilisées. Two alternative methods to the previous method can be used.

La première technique s'applique lorsque le substrat est un substrat 2D réalisé parle drapage. Elle comporte les étapes suivantes
a) : réalisation d'un préimprégné, les tissus sont imprégnés dans le brai mûri.
b) : empilement du préimprégné sur une forme et préssage vers 270"C.
c) : oxydation du brai pour le rendre infusible sous air à 200"C pendant 100 h.
d) : pyrolyse à la pression atmosphérique.
The first technique applies when the substrate is a 2D substrate made by layering. It has the following steps
a): making a prepreg, the fabrics are impregnated in the matured pitch.
b): stacking of the prepreg on a shape and pressage towards 270 "C.
c): oxidation of the pitch to make it infusible under air at 200 ° C for 100 hours.
d): pyrolysis at atmospheric pressure.

La deuxième technique qui s'applique sur une pièce à paroi mince, c'est-à-dire d'une épaisseur de 1 à 5 mm, soit < 5 mm, à un cycle ultérieur d'imprégnation sur un matériau déjà rigidifié par du carbone obtenu à partir de résines organiques ou de brai, comprend les étapes suivantes
a) imprégnation par du brai liquide et mûrissement du brai
b) écroutage du brai ; et
c) pyrolyse ménagée du brai avec un cycle thermique très long de 250"C à 450 C qui permet aux gaz de diffuser en évitant ainsi de créer une pression interne du gaz qui expulserait le brai vers l'extérieur du renfort fibreux.
The second technique that applies to a thin-walled part, that is to say a thickness of 1 to 5 mm, or <5 mm, to a subsequent impregnation cycle on a material already stiffened by carbon obtained from organic resins or pitch, comprises the following steps
a) impregnation with liquid pitch and maturation of the pitch
b) crushing the pitch; and
c) gentle pyrolysis of the pitch with a very long thermal cycle of 250 "C to 450 C which allows the gas to diffuse thus avoiding creating an internal pressure of the gas which would expel the pitch to the outside of the fibrous reinforcement.

Selon l'invention, le constituant carboné de la matrice peut être formé par des techniques mixtes en réalisant par exemple un premier cycle d'imprégnation par une résine organique, puis un ou plusieurs cycles d'imprégnation à partir de brai et ou de résine organique. On peut aussi commencer par un premier cycle d'imprégnation au moyen de brai suivi de cycles d'imprégnation au moyen de résine organique et/ou de brai. According to the invention, the carbon component of the matrix may be formed by mixed techniques, for example by producing a first impregnation cycle with an organic resin and then one or more impregnation cycles from pitch and or organic resin. . It is also possible to start with a first impregnation cycle using pitch followed by impregnation cycles using organic resin and / or pitch.

Ce mode de fabrication du constituant carboné de la matrice est très avantageux car il permet de régler à la valeur souhaitée la porosité de la préforme carbone poreuse, soit la quantité de constituant métallique qui pourra être incluse ultérieurement, et de contrôler ainsi les propriétés finales du matériau composite, telles que sa conductivité thermique, son coefficient de dilation thermique et ses propriétés mécaniques. This method of manufacturing the carbon component of the matrix is very advantageous because it makes it possible to adjust to the desired value the porosity of the porous carbon preform, ie the quantity of metallic constituent that can be included later, and thus to control the final properties of the composite material, such as its thermal conductivity, its coefficient of thermal expansion and its mechanical properties.

Après réalisation de la préforme carbone poreuse, on introduit le second constituant métallique dans la porosité de cette préforme pour la remplir au moins en partie de ce constituant métallique et former la matrice mixte du matériau composite. After production of the porous carbon preform, the second metal component is introduced into the porosity of this preform so as to fill it at least in part with this metallic constituent and form the composite matrix of the composite material.

Cette introduction peut être réalisée par infiltration du second constituant métallique en phase liquide sous pression, par exemple par compression isostatique sous basse pression (70 à 100 bars). This introduction can be carried out by infiltration of the second metallic constituent in the liquid phase under pressure, for example by isostatic pressing under low pressure (70 to 100 bar).

Généralement, on réalise cette opération de la façon suivante. Generally, this operation is carried out as follows.

On place la préforme carbone poreuse dans une enceinte et on la chauffe à la température voulue, puis on introduit sous pression dans ltenceinte le constituant métallique préchauffé à la température souhaitée afin de réaliser l'infiltration de la préforme par le constituant métallique liquide. On procède ensuite au refroidissement, puis à une dépressurisation de l'enceinte. The porous carbon preform is placed in an enclosure and heated to the desired temperature, and then the preheated metal component is pressurized into the enclosure at the desired temperature to effect infiltration of the preform by the liquid metal component. The cooling is then carried out, followed by depressurization of the enclosure.

Les températures du constituant métallique fondu et de la préforme chauffée sont choisies en fonction de la nature du constituant métallique utilisé. Généralement, pour limiter les réactions aux interfaces avec le carbone, on limite la température de la préforme lors de l'infiltration. Afin de conserver une mouillabilité suffisante de la matrice de carbone par le constituant métallique, celui-ci est surchauffé avant l'infiltration. Dans le cas d'un second constituant métallique constitué par un alliage d'aluminium et de magnésium, on peut utiliser les conditions d'infiltration suivantes
- température du constituant métallique : 700 C,
- température de la préforme : 650"C.
The temperatures of the molten metal component and the heated preform are chosen depending on the nature of the metal component used. Generally, to limit the reactions at the carbon interfaces, the temperature of the preform during the infiltration is limited. In order to maintain sufficient wettability of the carbon matrix by the metal component, it is overheated before infiltration. In the case of a second metallic constituent consisting of an aluminum and magnesium alloy, the following infiltration conditions can be used
temperature of the metallic constituent: 700 C,
temperature of the preform: 650 ° C.

- pression maximale : 6 MPa. maximum pressure: 6 MPa.

- vitesse moyenne de refroidissement : 75"C min
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture des exemples suivants, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
- average cooling rate: 75 "C min
Other characteristics and advantages of the invention will appear better on reading the following examples, given of course by way of illustration and not limitation, with reference to the accompanying drawings.

Brève description du dessin
La figure 1 représente schématiquement le dispositif utilisé pour la réalisation d'une nappe préimprégnée de fibres de carbone unidirectionnelles.
Brief description of the drawing
Figure 1 shows schematically the device used for the production of a preimpregnated sheet of unidirectional carbon fibers.

Exposé détaillé des modes de réalisation
Les exemples qui suivent illustrent la fabrication de matériaux composites conformes à l'invention.
Detailed description of the embodiments
The examples which follow illustrate the manufacture of composite materials according to the invention.

Exemple 1
Dans cet exemple, on prépare un matériau composite à partir d'un renfort de fibres de carbone unidirectionnelles obtenues à partir de brai, en formant le constituant carboné de la matrice à partir d'une résine organique en une seule étape, puis en infiltrant la préforme poreuse avec un alliage d'aluminium et de magnésium.
Example 1
In this example, a composite material is prepared from a reinforcement of unidirectional carbon fibers obtained from pitch, forming the carbon component of the matrix from an organic resin in a single step, and then infiltrating the porous preform with an alloy of aluminum and magnesium.

Les fibres de carbone utilisées sont des fibres ex-brai de très haut module (fibres K135 2U commercialisées par Mitsusbishi Kasei) . Elles ont une densité de 2,14, un module d'Young E de 624 GPa, une charge de rupture de 3472 MPa et un allongement correspondant de 1,7 %.  The carbon fibers used are ex-pitch fibers of very high modulus (K135 2U fibers marketed by Mitsusbishi Kasei). They have a density of 2.14, a Young's modulus E of 624 GPa, a tensile strength of 3472 MPa and a corresponding elongation of 1.7%.

On traite tout d'abord les fibres chimiquement et thermiquement sous atmosphère neutre pour réaliser un désensimage, puis on les imprègne de résine en les faisant passer dans un bain contenant une solution alcoolique de résine phénolique de type
Ablaphène RA101 fournie par Rhône Poulenc.
The fibers are first treated chemically and thermally in a neutral atmosphere to achieve a desizing and then impregnated with resin by passing them in a bath containing an alcoholic solution of phenolic resin type
Ablaphene RA101 provided by Rhône Poulenc.

C'est une résine formophénolique, type Résol, en solution aqueuse, qui présente les caractéristiques suivantes
Viscosité à 20 C (CP) 700-850
Densité à 20 C.................. env. 1,20
Extrait sec à 160 C (%) 67-73 pH 7,5-8,1
Phénol libre (%)........... .... 19-22
Temps de gel à l250C(min.) 22-30
Taux de coke (%)................ env. 59
Sur la figure 1, on a représenté la technique utilisée pour cette imprégnation. Sur cette figure, on voit que les fibres initialement enroulées sur un mandrin cylindrique 1, sont déroulées et transférées par un système de poulies (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) dans un réservoir 5 contenant la solution alcoolique de résine.
It is a formophenolic resin, Resol type, in aqueous solution, which has the following characteristics
Viscosity at 20 C (CP) 700-850
Density at 20 C .................. approx. 1.20
Dry extract at 160 ° C (%) 67-73 pH 7.5-8.1
Phenol free (%) ........... .... 19-22
Gel time at 1250C (min) 22-30
Coke rate (%) ................ approx. 59
In Figure 1, there is shown the technique used for this impregnation. In this figure, we see that the fibers initially wound on a cylindrical mandrel 1, are unwound and transferred by a system of pulleys (3a, 3b, 3c, 3d, 3e) in a tank 5 containing the alcohol solution of resin.

A la sortie du réservoir, elles sont directement bobinées sur un mandrin plat 7 téflonné pour former des nappes de fibres unidirectionnelles.At the outlet of the tank, they are directly wound on a flat mandrel 7 Teflon to form sheets of unidirectional fibers.

Après un séchage en étuve à 60 C, puis une gélification de 15 minutes à 100 C, on presse la nappe à l'aide d'un rouleau de téflon avant de la découper, puis de la stocker entre des feuilles de plastique gaufrées. Le taux de résine est d'environ 40 % en poids. After drying in an oven at 60 ° C. and then gelling for 15 minutes at 100 ° C., the web is pressed with a Teflon roll before cutting it and then storing it between embossed plastic sheets. The resin content is about 40% by weight.

On empile ensuite les nappes pour obtenir un renfort d'épaisseur voulue, en respectant la symétrie miroir, c'est-à-dire en alternant simplement les nappes situées du côté du mandrin, puis du côté externe. On réalise ainsi un empilement de quatre nappes que l'on soumet à un pressage sous vide. On obtient ainsi un taux de fibres de carbone de 70 %. The plies are then stacked to obtain a reinforcement of desired thickness, respecting the mirror symmetry, that is to say by simply alternating the plies located on the side of the mandrel, then on the outer side. A stack of four sheets is thus produced which is subjected to vacuum pressing. This gives a carbon fiber content of 70%.

On soumet alors l'ensemble à un cycle de cuisson réalisé de la manière suivante
- montée à 60"C à une vitesse de 3 C par minute, puis palier de 2 heures à 60"C,
- montée à 80 C à une vitesse de 2"C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 100 C à une vitesse de 1"C par minute, puis maintien de cette température pendant 1 heure,
- montée à 120"C à une vitesse de 2"C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 150"C à une vitesse de 2 C par minute, puis maintien de cette température pendant 30 minutes,
- montée à 180"C à une vitesse de 2 C par minute, puis maintien de cette température pendant 1 heure, et
- refroidissement naturel.
The whole is then subjected to a cooking cycle carried out as follows
- rise to 60 ° C at a rate of 3 C per minute, then plateau for 2 hours at 60 ° C,
- rise to 80 C at a rate of 2 "C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
- rise to 100 C at a rate of 1 "C per minute, then maintain this temperature for 1 hour,
- rise to 120 ° C at a rate of 2 ° C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
- rise to 150 ° C at a rate of 2 C per minute, then maintain this temperature for 30 minutes,
rising to 180 ° C. at a rate of 2 ° C. per minute, then maintaining this temperature for 1 hour, and
- natural cooling.

Après ce cycle de cuisson, on procède à la pyrolyse de la résine, qui est effectuée en milieu neutre sous balayage d'azote. Cette pyrolyse est réalisée de la façon suivante
- montée à une température de 180"C à une vitesse de 5 C par minute,
- montée à 200 C à une vitesse de 2 C par minute,
- montée à 350 C à une vitesse de 1 C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 400 C à une vitesse de 0,5"C par minute, puis maintien de cette température pendant 30 minutes,
- montée à 450 C à une vitesse de 0,5"C par minute, puis maintien de cette température pendant 30 minutes,
- montée à 500"C à une vitesse de 0,5"C par minute, puis
- montée à 900"C à une vitesse de 2"C par minute.
After this firing cycle, the resin is pyrolyzed, which is carried out in a neutral medium under a nitrogen sweep. This pyrolysis is carried out as follows
- rise to a temperature of 180 ° C at a speed of 5 C per minute,
- rise to 200 C at a speed of 2 C per minute,
- rise to 350 C at a rate of 1 C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
- rise to 400 C at a rate of 0.5 "C per minute, then maintain this temperature for 30 minutes,
- rise to 450 C at a rate of 0.5 "C per minute, then maintain this temperature for 30 minutes,
- rise to 500 ° C at a rate of 0.5 ° C per minute, then
- rise to 900 ° C at a rate of 2 ° C per minute.

On réalise ensuite une graphitation à haute température à 24000C. High temperature graphitation is then carried out at 24000.degree.

Lors de ce traitement, on ne modifie que très peu les caractéristiques des fibres de carbone qui étaient déjà bien graphitées. During this treatment, the characteristics of the carbon fibers, which were already well graphitized, are modified very little.

Bien que la matrice de carbone vitreux ne soit pas graphitable, la différence de dilatation entre les fibres et la matrice génère des contraintes qui provoquent une graphitation de la zone interfaciale et réduisent l'adhérence entre les fibres et la matrice. Although the vitreous carbon matrix is not graphitable, the difference in expansion between the fibers and the matrix generates stresses that cause graphitization of the interfacial area and reduce adhesion between the fibers and the matrix.

Par ailleurs, ce traitement augmente la microfissuration de la matrice et contribue ainsi à ouvrir les porosités. Le taux de porosité ouverte du matériau passe alors de 19 à 21 % après ce traitement de graphitation.Moreover, this treatment increases the microcracking of the matrix and thus helps to open the porosities. The open porosity rate of the material then increases from 19 to 21% after this graphitation treatment.

La préforme poreuse ainsi obtenue présente une densité de 1,68. The porous preform thus obtained has a density of 1.68.

On procède alors à son infiltration par de l'aluminium en utilisant un alliage d'aluminium et de magnésium AG10 fourni par la Société Brefond, qui contient 10 % en poids de magnésium. It is then infiltrated with aluminum using an aluminum alloy and AG10 magnesium supplied by the company Brefond, which contains 10% by weight of magnesium.

L'emploi de cet alliage permet d'obtenir une température de fusion de l'alliage inférieure à celle de l'aluminium pur (600"C pour l'alliage au lieu de 660"C pour l'aluminium pur), d'atténuer les réactions chimiques à l'interface fibre-matrice car le magnésium est inerte vis-à-vis du carbone et d'obtenir une densité inférieure à celle de l'aluminium (2,57 pour l'alliage au lieu de 2,7 pour l'aluminium).  The use of this alloy makes it possible to obtain a melting temperature of the alloy lower than that of pure aluminum (600 ° C. for the alloy instead of 660 ° C. for pure aluminum), to attenuate the chemical reactions at the fiber-matrix interface because magnesium is inert to carbon and to obtain a density lower than that of aluminum (2.57 for alloy instead of 2.7 for aluminum).

Les conditions utilisées pour cette infiltration sont les suivantes
- température du constituant métallique : 700"C
- température de la préforme : 650 C
- pression maximale : 6 Mpa
- vitesse moyenne de refroidissement : 75"C.min-1.
The conditions used for this infiltration are as follows
temperature of the metallic constituent: 700 ° C.
temperature of the preform: 650 C
- maximum pressure: 6 MPa
- average cooling rate: 75 "C.min-1.

Le matériau composite obtenu comprend
- 60 % de renfort fibreux
- 19 % de carbone, et
- 19,3 % de constituant métallique.
The composite material obtained comprises
- 60% fibrous reinforcement
- 19% carbon, and
- 19.3% of metallic constituent.

On détermine la densité du matériau avant et après infiltration, ainsi que la conductivité thermique dans le plan et le sens travers, son module d'Young E et sa contrainte à la rupture o. The density of the material before and after infiltration is determined, as is the thermal conductivity in the plane and the cross direction, its Young's modulus E and its breaking stress o.

La conductivité thermique est mesurée à partir des caractéristiques suivantes
- diffusivité thermique a à partir d'une pastille d'un diamètre de 16 + 0,5 mm en effectuant une mesure sous vide entre 20 et 100 C,
- capacité thermique massique Cp à partir d'une pastille d'un diamètre ae 4,9 + 0,1 mm en réalisant la mesure sous azote avec une cinétique de S"C.min-' (entre 20 et 100 C), et
- la masse volumique p à 20 C.
Thermal conductivity is measured from the following characteristics
thermal diffusivity a from a pellet with a diameter of 16 + 0.5 mm by carrying out a measurement under vacuum between 20 and 100 C,
- specific heat capacity Cp from a pellet with a diameter of 4.9 + 0.1 mm by carrying out the measurement under nitrogen with a kinetics of S "C.min- '(between 20 and 100 C), and
the density p at 20 C.

La conductivité thermique k est déduite de la relation suivante k a x p x Cp
Les mesures ont été effectuées dans le sens travers, donc dans le sens perpendiculaire aux fibres et dans le plan donc dans le sens des fibres. Les résultats obtenus sont données dans le tableau 1 annexé.
The thermal conductivity k is deduced from the following relationship kaxpx Cp
The measurements were made in the cross direction, therefore in the direction perpendicular to the fibers and in the plane, therefore in the direction of the fibers. The results obtained are given in the attached Table 1.

On détermine également les caractéristiques mécaniques du matériau en le testant en flexion 4 points pour le module d'Young et la contrainte à la rupture (appui 60-20 mm) et en flexion à appuis rapprochés pour la résistance au cisaillement interlaminaire (appuis 10 mm) . Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau 1 annexé. The mechanical properties of the material are also determined by testing it in 4-point bending for the Young's modulus and the tensile stress (60-20 mm rest) and in close-supported bending for interlaminar shear strength (10 mm supports). ). The results obtained are given in the attached Table 1.

Exemple 2
Dans cet exemple, on prépare un matériau composite a renfort carboné à partir de fibres ex-brai
K135 identiques à celles de l'exemple 1, en réalisant la préforme poreuse de la même façon que dans l'ex
Example 2
In this example, a carbon-reinforced composite material is prepared from ex-pitch fibers.
K135 identical to those of Example 1, by producing the porous preform in the same way as in the ex

Après refroidissement du brai, on dégage la préforme de la gangue de brai et on la place dans un four pour subir le cycle de pyrolyse suivant
- montée à 200"C à une vitesse de 10"C par minute, puis maintien de cette température pendant 1 heure,
- montée à 350"C à une vitesse de 1"C par minute, puis maintien de cette température pendant 5 heures,
- montée à 380"C à une vitesse de 1"C par minute, puis maintien de cette température pendant 5 heures,
- montée à 400"C à une vitesse de 1"C par minute, puis maintien de cette température pendant 5 heures,
- montée à 420"C à une vitesse de 1"C par minute, puis maintien de cette température pendant 3 heures,
- montée à 440 C à une vitesse de 1 C par minute, puis maintien de cette température pendant 3 heures, et
- montée à 900 C à une vitesse de 5 C par minute.
After cooling the pitch, the preform is removed from the pitch matrix and placed in an oven to undergo the next pyrolysis cycle.
rising to 200 ° C. at a rate of 10 ° C. per minute and then maintaining this temperature for 1 hour,
- rise to 350 ° C at a rate of 1 ° C per minute, then maintain this temperature for 5 hours,
- rise to 380 ° C at a rate of 1 ° C per minute, then maintain this temperature for 5 hours,
- rise to 400 ° C at a rate of 1 ° C per minute, then maintain this temperature for 5 hours,
rise to 420 ° C. at a rate of 1 ° C. per minute, then maintain this temperature for 3 hours,
- rise to 440 C at a rate of 1 C per minute, then maintain this temperature for 3 hours, and
- rise to 900 C at a speed of 5 C per minute.

On soumet ensuite le matériau à une graphitation à 2400"C, on obtient aussi un taux de porosité de la préforme poreuse de 10 % après redensification par le brai alors qu'il était de 21 % dans l'exemple 1. La densité de la préforme est de 1,9 et le taux de fibres est de 46 %. The material is then graphitized at 2400 ° C., a porosity of the porous preform of 10% is also obtained after redensification by pitch while it was 21% in Example 1. The density of the preform is 1.9 and the fiber ratio is 46%.

On réalise ensuite l'opération d'infiltration de la préforme par l'alliage Al-Mg dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1. The infiltration operation of the preform with the Al-Mg alloy is then carried out under the same conditions as those of Example 1.

On obtient ainsi un matériau composite contenant
- 46 % de fibres,
- 44 % de carbone, et
- 9 % d'alliage AlMg.
This gives a composite material containing
- 46% of fibers,
- 44% carbon, and
- 9% AlMg alloy.

Les propriétés du matériau obtenu sont données dans la tableau 1.  The properties of the material obtained are given in Table 1.

Exemple 3
Cet exemple illustre la réalisation d'un matériau composite comprenant un renfort constitué d'un tissu bidimensionnel de fibres de carbone obtenues à partir de polyacrylonitrile (ex-PAN) dans une matrice mixte de carbone obtenu à partir de résine RA101 et d'alliage aluminium-magnésium.
Example 3
This example illustrates the production of a composite material comprising a reinforcement consisting of a two-dimensional fabric of carbon fibers obtained from polyacrylonitrile (ex-PAN) in a mixed carbon matrix obtained from RA101 resin and aluminum alloy -magnesium.

Les fibres utilisées dans cet exemple sont des fibres T300 de haute résistance fabriquées par
Toray à partir de polyacrylonitrile. Le renfort est formé de nappes de tissu qui est un satin de 5 élaboré à partir de cette fibre T300K (3000 filaments par mèche). Les propriétés de la fibre de départ sont les suivantes
- densité : 1,76
- module d'Young : 230 GPa
- charge à la rupture : 3530 MPa
- allongement à la rupture : 1,5 t.
The fibers used in this example are high strength T300 fibers manufactured by
Toray from polyacrylonitrile. The reinforcement is formed of webs of fabric which is a satin of 5 made from this T300K fiber (3,000 filaments per wick). The properties of the starting fiber are as follows
- density: 1.76
- Young's modulus: 230 GPa
- breaking load: 3530 MPa
- elongation at break: 1.5 t.

On imprègne tout d'abord le tissu de carbone dans une solution à 75 % en poids de résine RA101 et 25 % en poids d'éthanol. The carbon fabric is first impregnated in a solution of 75% by weight of RA101 resin and 25% by weight of ethanol.

Après essorage, séchage et gélification pendant 15 minutes à 100"C, on obtient un pré-imprégné contenant environ 40 % de résine et 6 % en masse de matière volatile. On empile 4 nappes de tissu en respectant la symétrie miroir comme dans l'exemple 1, puis on soumet l'empilement à un pressage de façon à avoir un taux de fibres de 65 % et à une cuisson réalisées de la façon suivante. After wringing, drying and gelling for 15 minutes at 100 ° C., a prepreg containing about 40% of resin and 6% by mass of volatile material is obtained, 4 sheets of fabric are stacked in accordance with the mirror symmetry as in FIG. Example 1, and then the stack is subjected to pressing so as to have a fiber content of 65% and baking performed in the following manner.

On préchauffe la presse à 80"C, et on la maintient à 80"C pendant 10 minutes après fermeture, puis on monte à 1200C en 1 heure, et à 180"C en 1 heure
(vitesse de 1"C par minute).
The press is preheated to 80 ° C and held at 80 ° C for 10 minutes after closing, then increased to 1200 ° C in 1 hour, and 180 ° C in 1 hour.
(speed of 1 ° C per minute).

On réalise ensuite la pyrolyse et la graphitation dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1. On obtient ainsi une préforme poreuse ayant une teneur en fibre de 60 %, une densité de 1,4 et une porosité ouverte avant graphitation de 22 % et de 26 % après graphitation. The pyrolysis and graphitation are then carried out under the same conditions as those of Example 1. This gives a porous preform having a fiber content of 60%, a density of 1.4 and an open porosity before graphitation of 22%. and 26% after graphitation.

On réalise enfin l'infiltration du constituant métallique dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1. Finally the infiltration of the metallic component is carried out under the same conditions as those of Example 1.

Le matériau composite obtenu comprend
- 60 % de fibres,
- 14 % de carbone, et
- 24,5 % d'alliage aluminium-magnésium,
Les propriétés de ce matériau sont données dans le tableau 1.
The composite material obtained comprises
- 60% fiber,
- 14% carbon, and
- 24.5% aluminum-magnesium alloy,
The properties of this material are given in Table 1.

Exemple 4
Cet exemple illustre la fabrication d'un matériau composite comportant un renfort en tissu bidimensionnel de fibres de carbone ex-PAN, et une matrice mixte de coke obtenu à partir de résine RA101 et d'alliage aluminium-magnésium.
Example 4
This example illustrates the manufacture of a composite material comprising a two-dimensional fabric reinforcement of ex-PAN carbon fibers, and a mixed coke matrix obtained from RA101 resin and aluminum-magnesium alloy.

Dans cet exemple, on suit le même mode opératoire que dans l'exemple 3, mais on réalise un deuxième cycle d'imprégnation par la résine phénolique RA101 après le premier cycle d'imprégnation et de pyrolyse de cette résine, et avant la graphitation. In this example, the same procedure as in Example 3 is followed, but a second impregnation cycle is carried out with the phenolic resin RA101 after the first impregnation and pyrolysis cycle of this resin, and before the graphitation.

Dans ce but, on imprègne la préforme poreuse obtenue dans l'exemple 3, avant graphitation, au moyen de résine phénolique RA101 mûrie et déshydratée, à 60"C sous vide pendant environ 4 heures. On retire alors la préforme du bac d'imprégnation, on l'égoutte, puis on la soumet à une cuisson dans les conditions suivantes, qui sont identiques à celles de l'exemple 1. For this purpose, the porous preform obtained in Example 3, before graphitization, is impregnated with matured and dehydrated phenolic resin RA101 at 60 ° C. under vacuum for approximately 4 hours, and the preform is then removed from the impregnation tank. it is drained and then subjected to cooking under the following conditions, which are identical to those of Example 1.

- montée à 60"C à une vitesse de 3"C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 80"C à une vitesse de 2"C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 100"C à une vitesse de 1"C par minute, puis maintien de cette température pendant 1 heure,
- montée à 1200C à une vitesse de 2"C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 1500C à une vitesse de 2"C par minute, puis maintien de cette température pendant 30 minutes,
- montée à 180"C à une vitesse de 2 C par minute, puis maintien de cette température pendant 1 heure, et
- refroidissement naturel.
- rise to 60 "C at a rate of 3" C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
- rise to 80 ° C at a rate of 2 ° C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
- rise to 100 ° C at a rate of 1 ° C per minute, then maintain this temperature for 1 hour,
- rise to 1200C at a rate of 2 "C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
- rise to 1500C at a rate of 2 "C per minute, then maintain this temperature for 30 minutes,
rising to 180 ° C. at a rate of 2 ° C. per minute, then maintaining this temperature for 1 hour, and
- natural cooling.

On soumet alors le matériau à une pyrolyse, puis à une graphitation à 2400 C et à une infiltration par l'alliage aluminium-magnésium comme dans l'exemple 1. The material is then subjected to pyrolysis, then to graphitation at 2400 ° C. and infiltration with the aluminum-magnesium alloy as in Example 1.

Après graphitation, la préforme a une porosité ouverte de 15 % (26 % dans l'exemple 3) alors qu'elle était de 14 % avant graphitation (22 % dans l'exemple 3). La densité de la préforme poreuse est de 1,55. After graphitation, the preform has an open porosity of 15% (26% in Example 3) whereas it was 14% before graphitation (22% in Example 3). The density of the porous preform is 1.55.

Le matériau composite obtenu comprend
- 50 % de fibres,
- 35 % de carbone, et
- 14 % d'alliage aluminium-magnésium.
The composite material obtained comprises
- 50% of fibers,
- 35% carbon, and
- 14% aluminum-magnesium alloy.

Les propriétés de ce matériau sont données dans le tableau 1. The properties of this material are given in Table 1.

Exemple 5
Cet exemple illustre la fabrication d'un matériau composite à partir d'un renfort de fibres de carbone T300J sous la forme d'un tissu 2,5D avec une matrice mixte de carbone obtenu à partir de brai et d'alliage aluminium-magnésium.
Example 5
This example illustrates the manufacture of a composite material from a T300J carbon fiber reinforcement in the form of a 2.5D fabric with a mixed carbon matrix obtained from pitch and aluminum-magnesium alloy.

La fibre de carbone utilisée est une fibre
T300J de haute résistance obtenue à partir de polyacrylonitrile (ex-PAN) fabriquée par Toray.
The carbon fiber used is a fiber
T300J high strength obtained from polyacrylonitrile (ex-PAN) manufactured by Toray.

On met ces fibres sous la forme d'un tissu 2,5D formé de 7 couches, en utilisant la technique décrite dans FR-A-2 610 951 et des fibres T300J-6K (6000 filaments par mèche). Les propriétés de cette fibre sont les suivantes
- densité : 1,78
- module d'Young : 230 GPa
- charge à la rupture : 4210 MPa
- allongement à la rupture : 1,8 %.
These fibers are put in the form of a 2.5D fabric formed of 7 layers, using the technique described in FR-A-2 610 951 and T300J-6K fibers (6000 filaments per wick). The properties of this fiber are as follows
- density: 1.78
- Young's modulus: 230 GPa
- breaking load: 4210 MPa
- elongation at break: 1.8%.

Cette fibre subit une graphitation partielle à 2400"C avant la réalisation du tissu 2,5 D, sa densité passe alors de 1,78 à 1,94, et son module d'Young de 230 à 400 GPa. This fiber undergoes a partial graphitation at 2400 ° C before the 2.5 D fabric is made, its density then increases from 1.78 to 1.94, and its Young's modulus from 230 to 400 GPa.

On réalise ensuite la matrice de carbone à partir de brai en disposant le renfort tissé dans un carcan constitué de grilles permettant de compacter légèrement le renfort pour empêcher son défibrage dans le brai liquide. On dispose l'ensemble dans un bac d'imprégnation avec du brai concassé et on place le bac dans une étuve sous vide où est réalisé l'imprégnation par le brai, à 250"C sous une pression inférieure à 500
Pa. Après imprégnation, on démoule le matériau, on le détoure et on l'écroûte. On réalise ensuite le mûrissement du brai dans un four sous balayage d'azote en opérant de la façon suivante
- montée à 250"C à une vitesse de 10 C par minute, puis maintien de cette température pendant 1 heure,
- montée à 300"C à une vitesse de 1"C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 350"C à une vitesse de 1"C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures, et
- montée à 380"C à une vitesse de 0,5 0C par minute, puis maintien de cette température pendant 3 heures.
The carbon matrix is then produced from pitch by arranging the woven reinforcement in a yoke made of grids making it possible to slightly compress the reinforcement to prevent its defibration in the liquid pitch. The assembly is placed in an impregnation tank with crushed pitch and the tank is placed in a vacuum oven where impregnation with pitch is carried out at 250 ° C. under a pressure of less than 500.
Pa. After impregnation, the material is demolded, it is cut off and it is crumbled. The pitch is then cured in an oven under a nitrogen sweep, operating as follows
- rise to 250 ° C at a rate of 10 C per minute, then maintain this temperature for 1 hour,
- rise to 300 ° C at a rate of 1 ° C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
rising to 350 ° C. at a rate of 1 ° C. per minute, then maintaining this temperature for 2 hours, and
rising to 380 ° C. at a rate of 0.5 ° C. per minute and then maintaining this temperature for 3 hours.

On détermine grossièrement le point de ramollissement en mesurant la température à laquelle une pointe métallique peut être enfoncée dans la préforme, soit vers environ 2500C. The softening point is roughly determined by measuring the temperature at which a metal point can be sunk into the preform, at about 2500 ° C.

On presse ensuite le matériau sous presse à chaud à 260"C. A cette température, compte tenu de son point de ramollissement vers 250"C, le brai reste très visqueux, ce qui évite le risque d'essorage du matériau. Le brai étant en excès, le pressage est réalisé entre des grilles qui permettent d'évacuer le brai qui flue, on obtient ainsi un taux de porosité nul. The material is then pressed in hot press at 260 ° C. At this temperature, given its softening point towards 250 ° C., the pitch remains very viscous, which avoids the risk of wringing the material. The pitch being in excess, the pressing is carried out between grids which make it possible to evacuate the pitch which flows, one thus obtains a zero porosity rate.

On soumet ensuite le brai à une oxydation. The pitch is then subjected to oxidation.

Elle est réalisée à 200"C à l'air pendant 100 heures.It is carried out at 200 ° C. in the air for 100 hours.

Cette température est suffisamment basse pour que le retrait du brai provoque une abondante fissuration de celui-ci, et elle est suffisamment élevée pour que la cinétique d'oxydation ne soit pas trop faible.This temperature is low enough that the shrinkage of the pitch causes a large cracking thereof, and is sufficiently high that the kinetics of oxidation is not too low.

On réalise ensuite une pyrolyse dans un four sous balayage d'azote en opérant de la façon suivante
- Montée à 280"C à une vitesse de 7 par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 300"C à une vitesse de 2 C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 350 C à une vitesse de 5 C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures,
- montée à 450"C à une vitesse de 3"C par minute, puis maintien de cette température pendant 2 heures, et
- montée à 900"C à une vitesse de 3"C par minute.
Pyrolysis is then carried out in a nitrogen flushing furnace operating as follows
- rise to 280 ° C at a rate of 7 per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
- rise to 300 ° C at a rate of 2 C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
- rise to 350 C at a speed of 5 C per minute, then maintain this temperature for 2 hours,
rising to 450 ° C. at a rate of 3 ° C. per minute, then maintaining this temperature for 2 hours, and
- rise to 900 ° C at a rate of 3 ° C per minute.

Après pyrolyse, le matériau présente un taux de fibres de 50 %. On réalise ensuite une graphitisation à 2400"C, comme dans l'exemple 1. La porosité du matériau augmente du fait de la graphitation de la matrice de carbone, comme on peut voir ci-dessous.

Figure img00270001
After pyrolysis, the material has a fiber content of 50%. A graphitization is then carried out at 2400 ° C., as in Example 1. The porosity of the material increases because of the graphitization of the carbon matrix, as can be seen below.
Figure img00270001

<SEP> 2.5 <SEP> D <SEP> 2.5D
<tb> <SEP> avant <SEP> graphitation <SEP> après <SEP> graphitation
<tb> <SEP> taux <SEP> de <SEP> fibre <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 50 <SEP> %
<tb> densité <SEP> apparente <SEP> 1,40 <SEP> 1,40
<tb> porosité <SEP> ouverte
<tb> <SEP> mesurée <SEP> 20 <SEP> % <SEP> 23 <SEP> %
<tb>
On réalise ensuite l'infiltration de la matrice par l'alliage aluminium-magnésium dans les mêmes conditions que celles des exemples précédents.
<SEP> 2.5 <SEP> D <SEP> 2.5D
<tb><SEP> before <SEP> graphitation <SEP> after <SEP> graphitation
<tb><SEP> rate <SEP> of <SEP> fiber <SEP> 50 <SEP>% <SEP> 50 <SEP>%
<tb> density <SEP> apparent <SEP> 1.40 <SEP> 1.40
<tb> porosity <SEP> open
<tb><SEP> measured <SEP> 20 <SEP>% <SEP> 23 <SEP>%
<Tb>
The matrix is then infiltrated with the aluminum-magnesium alloy under the same conditions as those of the preceding examples.

Les caractéristiques du matériau composite obtenu sont données dans le tableau 1. Ce matériau comprend
- 50 % de fibres de carbone,
- 27 % de carbone, et
- 22 % d'alliage aluminium-magnésium.
The characteristics of the composite material obtained are given in Table 1. This material comprises
- 50% carbon fiber,
- 27% carbon, and
- 22% aluminum-magnesium alloy.

Le coefficient de dilation thermique de ce matériau est de 2,6.10-6. C-l entre 30 et 800C.  The coefficient of thermal expansion of this material is 2.6 × 10 -6. C-1 between 30 and 800C.

Les résultats des exemples 1 à 5 montrent l'intérêt de la matrice mixte carbone-métal de l'invention, qui permet de contrôler les propriétés du matériau obtenu. En effet, la porosité des préformes poreuses peut être maîtrisée lors des cycles d'imprégnation par des résines et/ou du brai, ce qui permet de contrôler la quantité de métal qui sera ensuite infiltrée pour former la matrice mixte. The results of Examples 1 to 5 show the advantage of the carbon-metal composite matrix of the invention, which makes it possible to control the properties of the material obtained. Indeed, the porosity of the porous preforms can be controlled during the impregnation cycles with resins and / or pitch, which makes it possible to control the amount of metal which will then be infiltrated to form the mixed matrix.

Dans le tableau 2 joint, on a donné les caractéristiques mécaniques des matériaux conformes à l'invention ainsi que celles de matériau de l'art antérieur comprenant un renfort de fibres de carbone quasi-unidimensionnelles ou bidimensionnelles 2D dans une matrice d'aluminium, et celles de matériaux carbone-carbone dans lesquels le renfort est bidimensionnel ou 2,5D. Au vu de ce tableau, on remarque que l'on peut améliorer la conductivité thermique, le module élastique et la contrainte de cisaillement interlaminaire, en utilisant la matrice mixte de l'invention.  In the attached Table 2, the mechanical characteristics of the materials according to the invention as well as those of material of the prior art comprising a reinforcement of carbon fibers of one-dimensional or two-dimensional 2D in an aluminum matrix have been given, and those of carbon-carbon materials in which the reinforcement is two-dimensional or 2.5D. In view of this table, it is noted that it is possible to improve the thermal conductivity, the elastic modulus and the interlaminar shear stress, by using the mixed matrix of the invention.

TABLEAU 1

Figure img00290001
TABLE 1
Figure img00290001

Ex <SEP> Fibres <SEP> Renfort <SEP> Matrice <SEP> Masse <SEP> Porosité <SEP> Module <SEP> Contrainte <SEP> Contrainte <SEP> Conductivité <SEP> thermique
<tb> C <SEP> volumique <SEP> (%) <SEP> d'Young <SEP> à <SEP> la <SEP> de <SEP> (W/m. C)
<tb> E(GPa) <SEP> rupture <SEP> cisaillement
<tb> (flexion <SEP> 4
<tb> points
<tb> #(MPa) <SEP> #(MPa) <SEP> Plan <SEP> travers
<tb> 1 <SEP> ex-brai <SEP> unidirectionnel <SEP> Résine
<tb> K135 <SEP> 2U <SEP> RA101 <SEP> 2,23 <SEP> 1,7 <SEP> 376 <SEP> 525 <SEP> 30 <SEP> 352,4 <SEP> 15,3
<tb> 2 <SEP> Ex-brai <SEP> Résine
<tb> K135 <SEP> 2U <SEP> RA101 <SEP> 2,30 <SEP> 1 <SEP> 356 <SEP> 560 <SEP> 28 <SEP> 414 <SEP> 20,8
<tb> brai
<tb> 3 <SEP> Ex-Pan <SEP> Tissu <SEP> 2D <SEP> Résine
<tb> T300 <SEP> RA101 <SEP> 2,05 <SEP> 1,5 <SEP> 120 <SEP> 440 <SEP> 31 <SEP> 73 <SEP> 19,3
<tb> 4 <SEP> Ex-Pan <SEP> Tissu <SEP> Résine
<tb> T300 <SEP> 2D <SEP> RA101 <SEP> 2,06 <SEP> 1 <SEP> 114 <SEP> 393 <SEP> 23 <SEP> 150 <SEP> 20,5
<tb> 5 <SEP> Ex-Pan <SEP> Tissu
<tb> T <SEP> 300 <SEP> 2.5D <SEP> Brai <SEP> 1,99 <SEP> 1 <SEP> 73 <SEP> 391 <SEP> 21 <SEP> non <SEP> mesurée
<tb> TABLEAU 2

Figure img00300001
Ex <SEP> Fibers <SEP> Reinforcement <SEP> Matrix <SEP> Mass <SEP> Porosity <SEP> Module <SEP> Constraint <SEP> Constraint <SEP> Conductivity <SEP> Thermal
<tb> C <SEP> volume <SEP> (%) <SEP> of Young <SEP> to <SEP><SEP> of <SEP> (W / m C)
<tb> E (GPa) <SEP> rupture <SEP> shear
<tb> (flexion <SEP> 4
<tb> points
<tb># (MPa) <SEP># (MPa) <SEP> Plan <SEP> through
<tb> 1 <SEP> ex-pitch <SEP> unidirectional <SEP> Resin
<tb> K135 <SEP> 2U <SEP> RA101 <SEP> 2.23 <SEP> 1.7 <SEP> 376 <SEP> 525 <SEP> 30 <SEP> 352.4 <SEP> 15.3
<tb> 2 <SEP> Ex-pitch <SEP> Resin
<tb> K135 <SEP> 2U <SEP> RA101 <SEP> 2.30 <SEP> 1 <SEP> 356 <SEP> 560 <SEP> 28 <SEP> 414 <SEP> 20.8
<tb> pitch
<tb> 3 <SEP> Ex-Pan <SEP> Tissue <SEP> 2D <SEP> Resin
<tb> T300 <SEP> RA101 <SEP> 2.05 <SEP> 1.5 <SEP> 120 <SEP> 440 <SEP> 31 <SEP> 73 <SEP> 19.3
<tb> 4 <SEP> Ex-Pan <SEP> Fabric <SEP> Resin
<tb> T300 <SEP> 2D <SEP> RA101 <SEP> 2.06 <SEP> 1 <SEP> 114 <SEP> 393 <SEP> 23 <SEP> 150 <SEP> 20.5
<tb> 5 <SEP> Ex-Pan <SEP> Fabric
<tb> T <SEP> 300 <SEQ> 2.5D <SEP> Brak <SEP> 1.99 <SEP> 1 <SEP> 73 <SEP> 391 <SEP> 21 <SEP> No <SEP> measured
<tb> TABLE 2
Figure img00300001

Contrainte <SEP> Contrainte
<tb> Matérial <SEP> composite <SEP> Densité <SEP> Module <SEP> à <SEP> la <SEP> de
<tb> d'Yound <SEP> rupture <SEP> cisaillement
<tb> E <SEP> (Gpa) <SEP> #R(MPa) <SEP> #(MPa)
<tb> (flexion <SEP> 4 <SEP> points)
<tb> Invention <SEP> (ex <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5) <SEP> 1,99 <SEP> - <SEP> 2,30 <SEP> 73 <SEP> - <SEP> 376 <SEP> 391 <SEP> - <SEP> 560 <SEP> 21 <SEP> - <SEP> 31
<tb> Renfort <SEP> en <SEP> fibres <SEP> de <SEP> carbone <SEP> quasi <SEP> UD
<tb> dans <SEP> une <SEP> matrice <SEP> Al <SEP> 2,3 <SEP> 300 <SEP> 688 <SEP> 48
<tb> Renfort <SEP> tissu <SEP> 2D <SEP> de <SEP> fibres <SEP> de <SEP> C <SEP> dans
<tb> une <SEP> matrice <SEP> Al. <SEP> 2,3 <SEP> 104(L) <SEP> 297(L) <SEP> 94
<tb> 27(T) <SEP> 103(T)
<tb> Renfort <SEP> tissu <SEP> de <SEP> fibres <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 2D
<tb> dans <SEP> une <SEP> matrice <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 1,6 <SEP> 90 <SEP> 200 <SEP> 14-18
<tb> Renfort <SEP> en <SEP> tissu <SEP> de <SEP> fibres <SEP> de <SEP> carbone
<tb> 2,5D <SEP> dans <SEP> une <SEP> matrice <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 1,6 <SEP> 93 <SEP> 232 <SEP> 10
<tb> (sens <SEP> chaîne)
<tb> L Longitudinal T Travers
Constraint <SEP> Constraint
<tb> Material <SEP> composite <SEP> Density <SEP> Module <SEP> to <SEP><SEP> of
<tb> Yound <SEP> rupture <SEP> shear
<tb> E <SEP> (Gpa) <SEP>#R (MPa) <SEP># (MPa)
<tb> (flex <SEP> 4 <SEP> points)
<tb> Invention <SEP> (ex <SEP> 1 <SEP> to <SEP> 5) <SEP> 1.99 <SEP> - <SEP> 2.30 <SEP> 73 <SEP> - <SEP> 376 <SEP> 391 <SEP> - <SEP> 560 <SEP> 21 <SEP> - <SEP> 31
<tb> Reinforcement <SEP> in <SEP> fibers <SEP> of <SEP> carbon <SEP> quasi <SEP> UD
<tb> in <SEP> one <SEP> matrix <SEP> Al <SEP> 2,3 <SEP> 300 <SEQ> 688 <SEP> 48
<tb> Reinforcement <SEP> tissue <SEP> 2D <SEP> of <SEP> fibers <SEP> of <SEP> C <SEP> in
<tb> a <SEP> template <SEP> Al. <SEP> 2,3 <SEP> 104 (L) <SEP> 297 (L) <SEP> 94
<tb> 27 (T) <SEP> 103 (T)
<tb> Reinforcement <SEP> fabric <SEP> of <SEP> fibers <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 2D
<tb> in <SEP> a <SEP> matrix <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 1.6 <SEP> 90 <SEP> 200 <SEP> 14-18
<tb> Reinforcement <SEP> in <SEP><SEP> fabric of <SEP><SEP> carbon fiber <SEP>
<tb> 2.5D <SEP> in <SEP> one <SEP> matrix <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 1.6 <SEP> 93 <SEP> 232 <SEP> 10
<tb> (meaning <SEP> string)
<tb> L Longitudinal T Travers

Claims (19)

REVENDICATIONS 1. Matériau composite comprenant un renfort fibreux de fibres carbonées disposé dans une matrice mixte comprenant un premier constituant carboné et un second constituant métallique. Composite material comprising a fibrous reinforcement of carbon fibers arranged in a mixed matrix comprising a first carbon component and a second metal component. 2. Matériau selon la revendication 1, dans lequel le second constituant métallique est un métal, un alliage métallique ou un composé intermétallique. The material of claim 1, wherein the second metal component is a metal, a metal alloy, or an intermetallic compound. 3. Matériau selon la revendication 1, dans lequel le second constituant métallique est l'aluminium ou un alliage d'aluminium et de magnésium. 3. The material of claim 1 wherein the second metal component is aluminum or an aluminum magnesium alloy. 4. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la teneur en second constituant métallique est de 0,5 à 60 % en volume par rapport au volume dudit matériau. 4. Material according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of second metal component is 0.5 to 60% by volume relative to the volume of said material. 5. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en volume 5. Material according to any one of claims 1 to 3, comprising by volume - 40 à 70 % de renfort fibreux, 40 to 70% fibrous reinforcement, - 10 à 45 % du premier constituant carboné de la matrice, et 10 to 45% of the first carbon component of the matrix, and - 5 à 25 % du second constituant métallique de la matrice. 5 to 25% of the second metal component of the matrix. 6. Matériau selon quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la teneur en second constituant métallique est telle que le coefficient de dilatation thermique du matériau est dans la gamme allant de 0 à 10-7. C-1. The material of any of claims 1 to 5, wherein the content of the second metal component is such that the coefficient of thermal expansion of the material is in the range of 0 to 10-7. C-1. 7. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le renfort fibreux est constitué de fibres de carbone unidirectionnelles ou quasi-unidirectionnelles, birectionnelles ou multidirectionnelles, ou d'un substrat tissé de fibres de carbone. The material of any one of claims 1 to 6, wherein the fibrous reinforcement is unidirectional or near-unidirectional, bi-directional or multidirectional carbon fibers, or a woven carbon fiber substrate. 8. Matériau selon la revendication 7, dans lequel les fibres de carbone proviennent de précurseurs de polyacrylonitrile ou de brai. The material of claim 7, wherein the carbon fibers are derived from polyacrylonitrile precursors or pitch. 9. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le constituant carboné est du carbone graphité obtenu par pyrolyse et graphitation d'une résine organique thermodurcissable et/ou de brai. 9. Material according to any one of claims 1 to 8, wherein the carbon component is graphitized carbon obtained by pyrolysis and graphitation of a thermosetting organic resin and / or pitch. 10. Procédé de fabrication d'un matériau composite comprenant un renfort fibreux de fibres carbonées et une matrice mixte d'un premier constituant carboné et d'un second constituant métallique, comprenant les étapes suivantes 10. A method of manufacturing a composite material comprising a fibrous reinforcement of carbon fibers and a mixed matrix of a first carbon component and a second metal component, comprising the following steps a) préparer une préforme de matériau composite poreuse, du type carbone-carbone, comportant un renfort fibreux de fibres carbonées disposé dans une matrice du premier constituant carboné, ayant une porosité de 0,5 à 60 %, et a) preparing a preform of carbon-carbon type porous composite material comprising a fibrous reinforcement of carbon fibers arranged in a matrix of the first carbonaceous component, having a porosity of 0.5 to 60%, and b) introduire le second constituant métallique dans la porosité de la préforme obtenue en a) pour la remplir au moins en partie de ce second constituant métallique. b) introducing the second metal component in the porosity of the preform obtained in a) to fill at least part of this second metal component. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on prépare la préforme de matériau composite poreuse en réalisant au moins un cycle d'imprégnation comportant l'imprégnation d'un renfort fibreux de fibres carbonées au moyen d'une résine organique thermodurcissable suivie d'une pyrolyse de la résine, et en réalisant ensuite une graphitation. 11. The method of claim 10, wherein preparing the preform of porous composite material by performing at least one impregnating cycle comprising impregnating a fibrous reinforcement of carbon fibers with a thermosetting organic resin followed by pyrolysis of the resin, and then performing a graphitation. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel avant graphitation, on réalise au moins un cycle complémentaire d'imprégnation par du brai suivie d'une pyrolyse du brai. 12. The method of claim 11, wherein before graphitization is carried out at least one additional impregnation cycle by pitch followed by pyrolysis pitch. 13. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on prépare la préforme de matériau composite poreuse en réalisant au moins un cycle d'imprégnation comportant l'imprégnation d'un renfort fibreux de fibres carbonées au moyen de brai liquide, suivie d'une pyrolyse du brai, et en réalisant ensuite une graphitation. 13. The method of claim 10, wherein preparing the preform of porous composite material by performing at least one impregnating cycle comprising impregnating a fibrous reinforcement of carbon fibers with liquid pitch, followed by pyrolysis. pitch, and then performing a graphitation. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel après imprégnation par le brai et avant pyrolyse, on soumet le brai à un traitement de mûrissement thermique suivi d'un traitement d'oxydation. The process according to claim 13, wherein after impregnation with pitch and before pyrolysis, the pitch is subjected to a thermal cure treatment followed by an oxidation treatment. 15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, dans lequel avant graphitation, on réalise au moins un cycle complémentaire d'imprégnation par une résine thermodurcissable suivie d'une pyrolyse de la résine. 15. The method of claim 13 or 14, wherein before graphitization is carried out at least one complementary impregnation cycle with a thermosetting resin followed by pyrolysis of the resin. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, dans lequel le nombre de cycles d'imprégnation est choisi en fonction de la porosité que l'on veut obtenir. 16. A method according to any one of claims 11 to 15, wherein the number of impregnation cycles is chosen according to the porosity that is to be obtained. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, dans lequel le renfort fibreux est obtenu à partir de fibres de carbone issues de précurseurs constitué par du polyacrylonitrile ou du brai. 17. A method according to any one of claims 10 to 16, wherein the fibrous reinforcement is obtained from precursor carbon fibers consisting of polyacrylonitrile or pitch. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 ou 15 dans lequel la résine organique thermodurcissable est une résine formophénolique. 18. The method of any one of claims 11 or 15 wherein the thermosetting organic resin is a formophenolic resin. 19. Procédé de fabrication d'un matériau composite comportant un renfort fibreux et une matrice carbonée formée à partir de brai, comprenant les étapes suivantes 19. A method of manufacturing a composite material comprising a fibrous reinforcement and a carbon matrix formed from pitch, comprising the following steps - imprégnation du renfort fibreux par du brai liquéfié ou en solution dans un solvant, impregnation of the fibrous reinforcement with liquefied pitch or in solution in a solvent, - traitement thermique du renfort fibreux imprégné à une température de 340"C à 360 C pour amener le point de ramollissement du brai à une valeur de 240-260"C,  heat treatment of the fibrous reinforcement impregnated at a temperature of 340 ° C to 360 ° C to bring the softening point of the pitch to a value of 240-260 ° C, - oxydation du brai à une température de 200 C à 240"C, pendant 100 à 200 h, oxidation of the pitch at a temperature of 200 ° C. to 240 ° C. for 100 to 200 hours; - pyrolyse du brai sous gaz inerte à la pression atmosphérique, et pyrolysis of the pitch under inert gas at atmospheric pressure, and - graphitation.  - graphitation.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000027776A1 (en) 1998-11-11 2000-05-18 Advanced Materials International Company, Ltd. Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof
WO2009056544A3 (en) * 2007-10-29 2009-12-03 Futurecarbon Gmbh Method for the production of a composite material, composite material, and composite material product

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2546878A1 (en) * 1983-05-31 1984-12-07 Slonina Jean Pierre SUPPORT PLATE FOR A LIGHT CERAMIC SUBSTRATE WITH HIGH THERMAL CONDUCTIVITY AND EXPANSION COEFFICIENT SUITABLE FOR ALL APPLICATIONS IN THE ELECTRONIC FIELD
JPH01239059A (en) * 1988-03-18 1989-09-25 Nkk Corp Production of carbon composite material
US4986943A (en) * 1989-02-28 1991-01-22 The Aerospace Corporation Method for oxidation stabilization of pitch-based matrices for carbon-carbon composites
EP0673900A2 (en) * 1994-03-25 1995-09-27 The B.F. Goodrich Company Carbon/carbon composites and electrical apparatus containing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2546878A1 (en) * 1983-05-31 1984-12-07 Slonina Jean Pierre SUPPORT PLATE FOR A LIGHT CERAMIC SUBSTRATE WITH HIGH THERMAL CONDUCTIVITY AND EXPANSION COEFFICIENT SUITABLE FOR ALL APPLICATIONS IN THE ELECTRONIC FIELD
JPH01239059A (en) * 1988-03-18 1989-09-25 Nkk Corp Production of carbon composite material
US4986943A (en) * 1989-02-28 1991-01-22 The Aerospace Corporation Method for oxidation stabilization of pitch-based matrices for carbon-carbon composites
EP0673900A2 (en) * 1994-03-25 1995-09-27 The B.F. Goodrich Company Carbon/carbon composites and electrical apparatus containing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 575 (C - 667) 19 December 1989 (1989-12-19) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000027776A1 (en) 1998-11-11 2000-05-18 Advanced Materials International Company, Ltd. Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof
EP1055650A4 (en) * 1998-11-11 2002-01-30 Advanced Materials Internat Co CARBON-BASED METAL COMPOSITE MATERIAL, AND METHODS OF PREPARING AND USING THE SAME
US6649265B1 (en) 1998-11-11 2003-11-18 Advanced Materials International Company, Ltd. Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof
WO2009056544A3 (en) * 2007-10-29 2009-12-03 Futurecarbon Gmbh Method for the production of a composite material, composite material, and composite material product

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