Brevet FR2039300A1 — publié le 19710115

La présente invention concerne des ensembles composites. Selon l'invention, un ensemble composite comprend un corps de structure métallique rigide et poreuse portant* au moins 5 sur une surface, une couche de renforcement formée de fibres de renforcement et d'un liant. Le renforcement fibreux peut consister en des fiferess de bore, de silice pure, de graphite, d'un métal ayant un module élevé et une faible extensibilité, par exemple l'aciery, ^0 ou de verre. On préfère toutefois particulièrement que le renforcement soit constitué par des fibres de carbone. Le liant peut être un amide pouvant être coulé, une matière céramique, un métal tel que le laiton, le bronze au ^5 phosphore ou l'aluminium, mais on préfère que ce liant soit une résine. Cette résine peut être d'un type quelconque à la condition qu'elle possède les propriétés physiques désirées, par exemple une résine de polyester, une résine de polyamide ou une résine époxy. 20 la structure métallique rigide et poreuse peut être, par exemple, une mousse métallique ou une structure du type en nids d'abeilles. Une structure rigide poreuse que l'on préfère particulièrement est une mousse métallique qui comprend un réseau tridimensionnel agencé de manière à définir une série 25 d'espaces cellulaires intercommunicants. La mousse métallique peut présenter des ouvertures qui traversent au moins partiellement le corps de la structure afin d'en réduire la masse volumique globale. On peut préparer le métal poreux par pulvérisation, 30 immersion ou électrodéposition du métal sur un matériau poreux. Ce matériau poreux peut être sous forme d'un agglomérat dé fibres, par exemple d'une matière feutrée, ou bien un matériau analogue à une éponge ou sous forme de mousse, tel que l'éponge naturelle ou une mousse résineuse synthétique. D'une façon 35 générale, on préfère les mousses de polyuréthane. Le matériau poreux peut demeurer dans le métal, ou bien on peut l'enlever, par exemple en le chauffant pour le faire fondre ou pour le faire disparaître sous forme de cendres. Lorsqu'on recherche une porosité élevée, la moimsse peut 40 être réticulée, c'est-à-dire être une mousse dans, laquelle la 70 13971 2 2039300 phase organique est un réseau tridimensionnel pratiquement exempt de cloisons délimitant les cellules. On peut préparer des mousses réticulées en faisant disparaître les cloisons relativement minces des cellules de la mousse, par exemple par 5 un traitement chimique, tel qu'un traitement par l'hydroxyde de sodium aqueux dans le cas d'une mousse de polyuréthane. Lorsque le métal doit être électrodéposé, il est évidemment nécessaire ou bien d'utiliser un matériau poreux qui est électriquement conducteur, ou bien de rendre conducteur ce 10 matériau en le munissant d'une couche superficielle conductrice. On peut rendre auto-conducteur un matériau qui n'est pas conducteur en incorporant dans ce matériau un additif tel que le graphite ou une poudre métallique. On peut appliquer une couche superficielle conductrice en revêtant le matériau d'une matière 15 résineuse durcissable qui contient tin additif conducteur, ou en déposant chimiquement un métal sur cette surface, par exemple par réduction in situ du nitrate d'argent ammoniacal. En général, lorsqu'on utilise la technique du dépôt chimique, on doit traiter la surface par un ou plusieurs agents de sensibilisation 20 tels que le chlorure stanneux, opération que l'on fait suivre d'un traitement par le chlorure de palladium lorsque le métal est l'argent. Parmi les métaux que l'on peut électrodéposer, on mentionnera l'argent, le cuivre, le nickel et le fer. On peut 25 produire des mousses alliées, dans certains cas, par revêtement direct et, dans d'autres cas, on peut déposer successivement deux ou-plusieurs .métaux et former l'alliage par chauffage de la structure résultante. Pour préparer des mousses d'acier, on peut incorporer les quantités requises de carbone et/ou d'azote. 30 Ce carbone peut provenir de la matière organique qui. forme la mousse de base, ou bien on peut l'ajouter dans un bain électro-lytique de revêtement. On peut naturellement traiter par la chaleur les mousses alliées ainsi obtenues afin de leur conférer des proprié-35 tés physiques avantageuses, les traitements thermiques de ce genre étant "bien connus des spécialistes. Quand on prépare la structure composite, on peut recouvrir un corps de mousse métallique d'une ou plusieurs couches renforcées et préalablement imprégnées, les fibres de 40 ces couches pouvant être tissées, non tissées ou disposées au 70 13971 3 2039300 hasard. Ou durcit ensuite le mélange résineux et, pendant ce temps, on peut soumettre les couches renforcées à une pression pour les raffermir et aussi pour améliorer l'adhérence entre la couche renforcée et la; mousse. 5 En variante, on peut réaliser la couche renforcée sur un corps de mousse métallique, par exemple par des techniques d'enroulement de filaments. Pour faciliter la liaison entre la surface de la mousse et les couches renforcées, on peut utiliser un supplément de 10 résine ou, dans le cas d'un métal, des liants, le brasage, le soudage à la soudure tendre, le soudage classique, etc. Eventuellement, des éléments de fixation tels que des "boulons, des écrous et des éléments métalliques filetés peuvent - être incorporés dans la structure composite. 15 L'exemple suivant, considéré conjointement avec la figure uni que du dessin annexé, montrera "bien comment l'invention peut être mise en. oeuvre. "RY"RlWPT."R On prépare une structure en sandwich comprenant deux 20 couches extérieures 1 et 2 en résine époxy renforcées par des fibres de carbone et un noyautage en mousse de nickel 3 dont la -z. masse volumique est de 0,28 g/cm et dont l'épaisseur est de 2,5^ cm. L'épaisseur de chaque couche 1 et 2 renforcée par des 25 fibres de carbone est d'environ 1 mm et cette couche est de construction stratifiée dans laquelle les plis adjacents 4 et 5 sont formés de fibres sensiblement parallèles dont les axes respectifs font un angle de 90° par rapport aux axes des fibres de l'autre couche. Les plis 4. et 5 sont des. feuilles de fibres 30 de carbone imprégnées d'une résine époxy. On place les couches 1- et 2 renforcées par des fibres de carbone sur les surfaces opposées du.noyautage de mousse 3, pendant que la résine époxy est humide, et on procède ensuite au durcissement de cette résine. La résine époxy joue donc à la 35 fois le rôle d'un liant dans les couches 1 et 2 renforcées de fibres de carbone et celui d'un adhésif pour lier les couches à la mousse de nickel 3. La structure composite ainsi obtenue est extrêmement 2 résistante et son module de flexion est de 10.500 kg/cm (le 40 module de flexion de la mousse-métallique seule est de 70 13971 4 2039300 2670 kg/cm^). La résistance mécanique de la structure composite ainsi que son faible poids inhérent contribuent à rendre cette structure extrêmement appropriée pour former des éléments 5 structuraux destinés à supporter des contraintes. 70 13971 5 2039300. REVENDICATIONS I. Ensemble composite, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de structure métallique rigide et poreuse portant, au moins sur une surface, une couche de renforcement formée de fibres de renforcement et d'un liant. 5 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en . ce que le renforcement fibreux est non métallique. 3* Ensemble selon la revendication 2,. caractérisé en ce que les fibres non métalliques de renforcement sont choisies parmi les fibres de bore, les fibres de silice pure, les fibres 10 de graphite et les fibres de verre. 4-. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres de renforcement sont des fibres de carbone. 5. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le renforcement fibreux est formé de fibres métalliques 15 possédant un module élevé et une faible extensibilité. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fibres métalliques sont des fibres d'acier. 7- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le liant est une résine-20 8. Ensemble selon la revendication 7» caractérisé en ce que la résine est choisie parmi les résines de polyester, les résines de polyamide et les résines époxy. 9« Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les, fibres sont sous une forme 25 choisie parmi la forme tissée, la forme non tissée et la forme de dépôt au hasard. 10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un supplément de résine est utilisé pour assujettir les couches de renforcement à la structure 30 métallique poreuse. II. Ensemble selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les couches de renforcement sont fixées à la structure métallique poreuse par un procédé de soudage ou de brasâge. 35 12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la structure métallique poreuse est réalisée par dépôt d'un métal sur un substrat poreux. 13* Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en 70 13971 6 2039300 ce que le substrat poreux est une mousse réticulée. 14. Ensemble selon la revendication 13, caractérisé en ce que la mousse réticulée est une mousse réticulée de polyuré-thane. 5 15» Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que le métal est déposé par électrodéposition.