Brevet FR2027513A1 — publié le 19701002

La présente invention a pour objet des matériaux composites dans lesquels des éléments de renforcement sont dispersés dans un matériau constituant une ma trics. Selon la présente invention, un matériau composite comprend plusieurs filaments (de carbone, de bore graphité ou de carbure de silicone ) enfermés dans une matrice de verre nucléé. De préférence, les filaments sont disposés avec leurs axes longitudinaux bien parallèles, tandis que d'autres filaments peuvent etre utilisés, qui forment un angle avec les autres filaments et lesdits filaments. Le terme,verrenuclée doit être compris ici comme une céramique de verre qui a été préparée et traitée de façon à accomplir une dévitrification complète pour obtenir une structure cristalline à l'intérieur du verre Le matériau constituant la matrice de verre est choisi, de préférence, parmi le groupe basé sur le Li2 3 Si 02 Des éléments supplémentaires peuvent être utilisés tels que des oxydes de métaux, pour modifier le verre, par exemple les A12 03 , MgO, ZnO, ti 02, P205, K2O, ouMo03. De préférence, le materiau constituant la matrice et le filament sont choisis de manière à avoir des coefficients de dilatation thermique pratiquement égaux. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de fabrication du matériau composite comprend les phases de recouvrement de plusieurs filaments avec un liant et du verre en poudre, et de soumission des filaments, du liant et du verre en poudre aux effets de la chaleur et de la pression. De préférence, le liant comprend un alcool de polyvinyle, un métacrylate ou époxy. Les filaments, le liant et le verre en poudre sont de préférence soumis à des températures comprises dans la gamme de 800 C à 135Q > C, et à des pressions de l'ordre de 7 kg/cm à 1600 kg/cm. Afin que l'invention puisse être aisément comprLs, nous décrirons maintenant un matériau composite conforme à l'invention ainsi qu'un procédé de fabrication, uniquement a titre d'exemple. Une poudre de verre comprenant du Li2 O3 Si O2 ainsi qu'un autre élément ou une combinaison des éléments suivants A12 03, Mgo, ZnO, tiO2, o K20 ou 1 , est mélangée b un liant convenable, par exemple t'a.!ca-oi de polyvinyle ou un métacrylate. Une étoupe de fibres de carbone, disposées avec leurs axes parallèles, passe dans un bain du mélange cité ci-dessus, puis est mise à sécher à l'air, ceci constitue ensuite une feuille qui se tient, et qui peut être aisément manipulée. Un certain nombre des feuilles imprégnées décrites ci-dessus sont mises les unes sur les autres à llintérieur d'un moule de forme choisie, et les fibres dans chaque feuille étant disposées avec leurs axes longitudinaux parallèles aux autres feuilles. Alternativement, les feuilles peuvent être disposées de façon que les fibres dans les feuilles adjacentes puissent former des angles entre elles. Le moule est ensuite fermé, et les feuilles sont soumises à une pression comprise dans la gamme allant d'environ 7 kg/cm2 à 1600 kg/cm2 et à une température de l'ordre de 800 à 13500C, selon les capacités chimiques du verre, tandis que le liant est dispersé et que la poudre de verre s'écoule pour former une matrice solide. Les éléments supplémentaires ajoutés pour agir comme stabilisateurs durant la dévitrification, forment également des modificateurs tandis que le coefficient de dilatation thetmique du verre peut varier de façon à être choisi pratiquement égal à celui du coefficient soit axial, soit radial, du filament de renforcement. Au lieu d'utiliser des fibres de carbone comme élément de renforcement, le boron, le graphite ou les filaments de carbure de silicone peuvent être utilisés. On a trouvé qu'un matériau composite fabriqué de la manière décrite cidessus, et ayant un rapport filament-matrice de 50 % par résistance du volume de l'ordre de 7000 kg/cm2, peut être obtenu à des températures de 30QOC à 500 OC . Le matériau composite a également une densité inférieure à celle de l'aluminium et ses alliages, 2,2 au lieu de 2,5. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qu:i précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. REVENDICATIONS 1. Matériau composite caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs filaments enfermés dans une matrice de verre nucléé. 2. Matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont en bore, en carbone, en graphite ou en carbure de silicone. 3. Matériau composite selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les filaments sont disposés avec leurs axes longitudinaux pratiquement parallèles, tandis que d'autres filaments peuvent être utilisés, qui sont disposés de façon à former des angles avec lesdits filaments. 4. Matériau composite selon la revendication 3, caractérisé en ce que d'autres filaments peuvent être utilisés, dont les axes longitudinaux sont disposés de façon à former un angle avec les autres filaments et lesdits filaments. 5. Matériau composite selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau en verre constituant la matrice est choisi dans le groupe de Li2 O3 Si 02. 6. Matériau composite-selon la revendication 5, caractérisé en ce que des éléments supplémentaires peuvent-être utilisés tels que des oxydes métalliques pour modifier le verre, par exemple A12 03, MgO, ZnO, tir2, Pu 05, K2O, ou Mo 03. 7. Matériau composite selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau constituant la matrice et le filament sont choisis de manière à avoir des coefficients de dilatation thermique pratiquement égaux. 8. Procédé de fabrication d'un matériau composite comprenant les phases de de recouvrement de plusieurs filaments avec un liant, et de verre en poudre, et de soumission des filaments, du liant et du verre en poudre, aux effets de la chaleur et de la pression. 9. Procédé de fabrication d'un matériau composite selon la revendication 8, caractérisé en ce que le liant comprend un alcool de polyvinyle, un métacrylate ou un époxy. 10. Procédé de fabrication d'un matériau composite selon la revendication 9, caractérisé en ce que les filaments, le liant et le verre en poudre sont soumis à des températures comprises dans la gamme de 800 OC à 1350 OC , et à des pression de l'ordre de 7kg/cm2 à 1600 kg/cm2.