Brevet FR3081157A1 — publié le 20191122

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite à matrice céramique (pièce CMC) mettant en oeuvre une étape d'infiltration à l'état fondu (« Melt-Infiltration »). Arrière-plan de l'invention Les pièces CMC peuvent former des parties chaudes de turbines à gaz, telles que des parois de chambre de combustion, ou des anneaux de turbine, des distributeurs de turbine ou des aubes de turbines, pour des moteurs aéronautiques ou des turbines industrielles. Les pièces CMC sont connues pour posséder à la fois de bonnes propriétés mécaniques permettant leur utilisation pour des éléments de structure et la capacité de conserver ces propriétés à des températures élevées. Les pièces CMC comportent un renfort fibreux en fibres réfractaires, typiquement en carbone ou en céramique, qui est densifié par une matrice céramique, par exemple en carbure de silicium (SiC). On connait la formation de pièces CMC par technique d'infiltration à l'état fondu dans lequel on introduit dans la porosité d'une préforme poreuse une composition fondue comprenant du silicium. Il peut toutefois s'avérer difficile, dans ce type de technique, d'obtenir directement une pièce CMC à la forme souhaitée (pièce dite « net shape ») avec un état de surface lisse pour celle-ci. Un état de surface lisse pour une pièce CMC peut être souhaitable par exemple lorsque l'on cherche à améliorer les performances aérodynamiques de la pièce, par exemple dans le cas d'une aube. L'invention vise à répondre à ce problème. Objet et résumé de l'invention L'invention vise, selon un premier aspect, un procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite à matrice céramique, comprenant au moins : 2 - le revêtement d'une surface externe d'une préforme poreuse par une couche d'un matériau fugitif afin de former un modèle de la pièce à obtenir, le matériau fugitif étant une cire ou une résine, - l'enrobage du modèle formé par une composition pulvérulente 5 céramique, - le traitement thermique du modèle enrobé afin d'éliminer le matériau fugitif et former un moule carapace en céramique par frittage de la composition pulvérulente céramique, - l'introduction d'une composition fondue comprenant du silicium à 10 l'intérieur du moule carapace afin d'obtenir la pièce dans le moule carapace, la composition fondue infiltrant la porosité de la préforme poreuse afin de former la matrice céramique, et - la séparation du moule carapace de la pièce obtenue. L'invention permet avantageusement d'obtenir, de manière 15 relativement simple, une pièce CMC de surface lisse directement à la forme souhaitée. En effet, l'emploi d'une cire ou d'une résine permet de remplir les ondulations de surface de la préforme poreuse et confère une surface lisse à la paroi interne du moule carapace et donc à la surface de la pièce obtenue. L'invention permet en particulier de s'affranchir d'un 20 usinage du CMC afin d'obtenir une surface lisse. Dans un exemple de réalisation, la composition pulvérulente céramique comprend : une poudre de mullite, une poudre de carbure de silicium, une poudre de nitrure de silicium, une poudre de nitrure de bore, ou un mélange de telles poudres. 25 Le choix de tels matériaux permet avantageusement de former un moule carapace utilisable dans le cas où l'étape d'infiltration par la composition fondue nécessite l'emploi de particulièrement hautes températures (>1500°C) et de particulièrement faibles pressions ( REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce (115) en matériau composite à matrice céramique, comprenant au moins : - le revêtement d'une surface externe (S) d'une préforme poreuse (100) par une couche d'un matériau fugitif (102) afin de former un modèle (101) de la pièce à obtenir, le matériau fugitif étant une cire ou une résine, - l'enrobage du modèle formé par une composition pulvérulente céramique (105), - le traitement thermique du modèle enrobé afin d'éliminer le matériau fugitif et former un moule carapace (107) en céramique par frittage de la composition pulvérulente céramique, - l'introduction d'une composition fondue (112) comprenant du silicium à l'intérieur du moule carapace afin d'obtenir la pièce dans le moule carapace, la composition fondue infiltrant la porosité de la préforme poreuse afin de former la matrice céramique, et - la séparation du moule carapace de la pièce obtenue. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la composition pulvérulente céramique (105) comprend: une poudre de mullite, une poudre de carbure de silicium, une poudre de nitrure de silicium, une poudre de nitrure de bore, ou un mélange de telles poudres. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche de matériau fugitif (102) dans le modèle ne dépasse pas le plus haut sommet (100a) des ondulations de surface de la préforme poreuse. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la préforme poreuse (100) est une préforme fibreuse tissée obtenue par tissage tridimensionnel. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la préforme poreuse (100) est partiellement densifiée par une phase de matrice céramique. 11 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel des particules céramiques et/ou de carbone sont présentes dans la porosité de la préforme poreuse (100). 5 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la pièce (115) est une pièce de turbomachine.