Brevet FR2060286A1 — publié le 19710618

La présente invention concerne un procédé de préparation de matériaux composites en forme à partir de fibres de renforcement et d'au moins un matériau formant matrice. La préparation de pièces en forme constituées de zabres de renforcement, telles que des fibres de bore ou de carbone de silicium par exemple, et d'un matériau matrice > tel qu'un métal par exemple, s'effectue généralement par coulée du matériau matrice sur lesdites fibres ou par passage d'un faisceau de ces fibres dans un bain fondu du matériau matrice et mise en forme ultérieure du produit complexe obtenu.Dans la pratique un tel mode de préparation entratne un certain nombre de difficultés de réalisation surtout lorsque le renforcement de la pièce finale par les fibres nécessite une orientation rigoureuse de celles-ci La présente invention concerne ainsi un procédé amélioré de préparation de matériauxaDmposites caractérisé en ce que les fibres .préalablement gainées sont mises en place dans un moule, que cet ensemble est soumis à un chauffage localisé qui se déplace progressivement, par mouvement relatif du moule avec le dispositif de chauffage, jusqu'à ce que tous les points du matériau aient été chauffés. Le procédé selon l'invention nécessite tout d'abord que l'on effectue un gainage convenable des fibres de renforcement; un tel gainage est effectué soit avec le matériau utilisé ultérieu- rement comme matrice soit, plus généralement, avec un matériau compatible avec le matériau matrice ou susceptible de former un alliage avec celui-ci. I1 est aussi possible que, dans certains cas, on soit amené à intercaler une couche protectrice, en un "matériau barri8re, entre la fibre et le matériau de gainage. L'épaisseur de la gaine peut autre comprise entre quelques microns et quelques dizaines de microns. Ce gainage peut steffectuer par l'une ou plusieurs méthodes, connues en ellesmêmes, et citées cidessous - gainage en continu ou non par projection au chalumeau à plasma; - gainage en continu ou non par voie électrolytique; - gainage en continu ou non par "électroless ou dépit chimique; -gainage en continu ou non par dépôt électrostatique à partir d'un bain fluidisé de poudre suivi d'une fusion superficielle du dépôt. Les fibres ainsi gainées s6nt disposées dans un "moule" qui est constitué du matériau (de préférence un métal) matrice choisi et dont la forme extérieure est identique ou voisine de celle de la pièce que lton veut obtenir. Si nécessaire, cet ensemble moule plus fibres" peut faire l'objet d'un compactage par une méthode appropriée telle que ultra-sons, laminage léger ou pressage léger, de façon à assurer une meilleure densité de fibres ; bien évidemment la méthode de compactage choisie devra respecter, si on le désire, l'orientation et la distribution des fibres dans le moule. L'ensemble moule et fibres gainées est alors placé, après l'éventuel compactage tel que décrit ci-dessus, dans un dispositif assurant le chauffage par voir indirecte d'une zone étroite du matériau matrice. Ce chauffage réalisé sur une zone très étroite par rapport aux dimensions de la pièce à obtenir, par exemple de quelques dizièmes de millimètres à quelques centimètres au plus pour un barreau de grande longueur, assure la fusion du matériau matrice de façon à former un matériau complexe cohé- rent.La zone chauffée se déplace progressivement, soit par déplacement de la pièce, soit par déplacement du dispositif de chauffage sur l'ensemble de la pièce à préparer; la vitesse de déplacement doit être ajustée, en fonction des matériaux utilisés et du mode de chauffage, de façon que le refroidissement des parties de la pièce précédemment soumises au chauffage soit suffisamment rapide pour assurer à ensemble de ladite pièce la conservation de la forme qui lui a été attribuée. L'utilisation, selon l'invention de cette zone de chauffage mobile permet ainsi de conserver la géométrie de l'en- semble, tout en provoquant la fusion suivie de solidification de la matrice et en assurant un contrôle précis de l'interaction fibre matrice. Le dispositif de chauffage pour obtenir la zone fondue peut être assuré par - une bobine dtinduction H.F., auquel cas le choix judicieux de la fréquence permet de ne chauffer que le gainage. - un canon à bombardement électronique. - un four à rayonnement. Le gradient thermique de la zone fondue est controlé par la vitesse de progression de la zone, par sa hauteur, par la conductivité thermique des constituants, par la nature des moyens de chauffage et par, evenbuellement, la mise en place d'un dispositif de refroidissement au voisinage de la zone fondue. Le procédé selon ltinvention peut être mis en oeuvre de façon continue ou discontinue R E V E N D I C A T I 0 N S Procédé de préparation de matériaux composites en forme à partir de fibres de renforcement telles que les fibres de bore ou de carbure de silicium par exemple et d'au moins un matériau matrice caractérisé en ce que les fibres de renforce- ment préalablement gainées, sont mises en place dans une pièce en forme constituée par le matériau matrice ou un matériau susceptible de constituer gn matériau matrice, que cet ensemble est soumis à un chauffage localisé provoquant la fusion localisée d'au moins le matériau matrice, et que la zone ainsi chauffée est déplacée progressivement, par mouvement soit de la pièce soit du dispositif de chauffage, de façon à couvrir successivement toutes les parties-du matériau composite en forme à préparer.