FR 2030043 A1 19701030 FR 6928791 A 19690822 69 28791 1 2030043 La présente invention se rapporte à la fabrication de matières composées renforcées de fibres et plus particulièrement à la fabrication de rubans composés ayant une couche monomoléculaire renforcés de fibres ces rubans sont liés ensemble par diffusion. 5 On sait que le renforcement par fibres offre un potentiel de perfectionnements importants dans la production de matières structurales composées destinées à satisfaire les besoins croissants en articles d'acier de l'ère spatiale. L'idée du renforcement par fibres est basée sur le fait que des matières produites 10 sous la forme fibreuse présentent fréquemment un plus haut module d'élasticité et une plus grande capacité de tension élastique et, par conséquent, possèdent une plus grande résistance à la tension que les matières correspondantes produites en bloc. Durant ces dernières années, on a voué une attention considérable au dévelop-15 pement de matières structurales composées avec un module d'élasticité élevé. Des progrès ont été faits dans le développement de fibres à haute résistance et de haute qualité, telles que des fibres de bore et de carbure de silicium, par exemple. Ces fibres allient.la haute résistance de la fibre de verre à un haut module 20 et font naître l'idée de la possibilité de fabriquer des structures renforcées de fibres ayant un meilleur rapport d'équilibre entre la résistance à la traction et la résistance à la torsion. A-fin de tirer profit de ces propriétés, il est nécessaire de réunir ces fibres dans une structure composée et de les réunir de telle 25 façon qu'un défaut dans plusieurs fibres isolées ne se transmette pas aux fibres environnantes, et en outre, de répartir la charge uniformément sur le faisceau de fibres. Un procédé propre à atteindre ce but est d'encastrer plusieurs couches de fibres uniformément réparties dans une matière de matrice qui se prête à la dé-30 formation plastique. La réalisation de telles matières composées avec un module d'élasticité élevé et ayant .un rapport résistance/ densité élevé, dépend de plusieurs facteurs principaux. Afin d'obtenir une structure efficace, la matière de matrice doit présenter une grande résistance aux contraintes et pou-35 voir subir un allongement élevé. Une grande résistance à la traction est nécessaire, afin de permettre le transfert des contraintes pour recharger les fibres discontinues. Les capacités de déformations plastiques doivent être assez élevées, afin de résister à la rupture lorsque soumises à des déformations localisées 40 élevées, particulièrement aux extrémités de rupture des fibres et 69 28791 2 2030043 entre les couches de fibres. En outre, les contraintes résiduelles provoquées dans la matière composée par des différences de contraction thermique entre la fibre et la matrice pendant le refroidissement doivent être 5 réduites au minimum. On a constaté que la différence entre les coefficients de dilatation thermique des fibres de bore et d'une matrice d'aluminium, par exemple, peut aboutir à une déformation de 0,5% en refroidissant à partir de 204° C, la matrice étant soumise à des contraintes résiduelles. 10 De plus, dans une matière composée renforcée de fibres, il est nécessaire que les fibres soient disposées et espacées uniformément pour donner à la matrice une haute résistance à la rupture et d'uniformes propriétés excentriques. Un des facteurs les plus importants pour la réalisation d'un espacement uniforme est la 15 création d'une surface d'enroulement ou sous-couche lisse et unie. Enfin, afin dé rendre possible la fabrication industrielle, un procédé qui réalise les propriétés spécifiées plus haut doit être à même de les réaliser avec consistance, de manière que le produit composé soit hautement reproductible. 2Q Un des problèmes les plus importants dans la fabrication d'articles composés ayant une grande résistance et un module d' élasticité élevé comporte le procédé proprement dit. de l'incorporation des fibres dans la matière de matrice afin de réaliser le produit final désiré. Dans le passé, plusieurs procédés techni-25 ques ont été employés pour la fabrication de matières composées de matrice en métal, tels que l'infiltration de métal fondu, application d'un dépôt au moyen de la vapeur, dépôt electrolytique, solidification eutectique et métallisation au moyen de l'arc-plasma. Un exemple du dernier procédé est décrit dans une demande de 3Q brevet de Robert G. Cheatham et Joseph F„ Cheatham, enregistrée le 19 février sous le N° E.U.A. 346.388. Dans ce procédé, des couches multiples de fibres sont incorporées dans une matrice en métal en disposant une fibre ou une natte de fibres directement sur un mandrin,.en projetant ensuite, au moyen de l'arc-plasma, une 35 matrice en métal sur les fibres et en répétant par la suite autant de fois que l'on désire les opérations d'enroulement et de métallisation sur chaque couche précédentecomposée de fibres et d'une matrice. En. d'autres mots, une matière composée-à plusieurs couches est produite en construisant, l'une sur i'autre, plusieurs 40 couches alternatives"de fibre et de matrice en métal. 69 28791 3 2030043 Quoique les procédés de la technique antérieure ont pour résultats des composés renforcés de fibres dans des matrices métalliques d'un rapport résistance/densité et module élastique/den-sité accru, leur efficacité est diminuée par une liaison relati-5 vement faible entre les couches composées, particulièrement là ou une forte fraction du volume est constitué de fibres et par des concentrations de contraintes résiduelles causées par les coefficients de dilatation différents des fibres et de la matrice qui sont difficiles à contrôler par rapport à l'uniformité et à 10 la sévérité. En outre l'espacement de la fibre qui décide apparemment de la résistance excentrique est inégal, parce que la sous-couche pour l'enroulement de la fibre n'est pas unie après que plusieurs couches ont été construites. De plus, les procédés de la technique antérieure sont difficiles à poursuivre quand il 15 s'agit d'essayer de fabriquer des matières composées à plusieurs couches et de forme compliquée, parce que la capacité d'enrouler des fibres isolées autour d'une telle forme avec le degré d'uniformité requis, est fortement limitée. Enfin, en ce qui concerne la production industrielle, les procédés mentionnés plus haut com-20 portent un sérieux problème de reproductibilité qui au fond, est le résultat de l'incapacité d'assurer que les fibres et, par conséquent, la matière de matrice soient disposées toujours de la même façon en ce qui concerne l'espacement, et que la quantité et la qualité des fibres soient toujours les mêmes pour chaque arti-25 cle. Tout au contraire, les articles produits au moyen des procédés précédents, varient souvent considérablement en ce qui concerne leurs propriétés physiques en dépit de l'attention la plus soigneuse par rapport aux détails du procédé. La présente invention se rapporte à des produits renforcés 30 de fibres et plus particulièrement à un procédé amélioré pour la fabrication de tels articles en vue de garantir le garnissage et l'uniformité de la couche des fibres requises et donner à la fabrication le caractère de reproductibilité d'un article à l'autre. Elle envisage l'emploi de filaments, comme par exemple, de bore, 35 de carbure de silicium ou de bore enrobé de carbure de silicium et d'une matière de matrice en métal, comme par exemple en aluminium ou en magnésium, en vue de fabriquer des rubans à couche uni-aisés que qui sont/à manier et hautement reproductibles. Les rubans sont .réunis de préférence en une matière composée ayant plusieurs cou-40 ches et dont la section est extrêmement uniforme. 69 28791 4 2030043 Suivant un aspect de la présente invention une matière composée à couches multiples est produite de plusieurs rubans à couche unique revêtus d'un recouvrement métallique d'après le procédé de métallisation à arc-plasma et qui sont fabriqués chacun sur 5 une sous-couche dans des conditions identiques par rapport aux contraintes et à la température. Un filament unique est enroulé de façon hélicoïdale et collimatrice autour d'un mandrin couvert d'une feuille métallique lequel peut être élargi mécaniquement. Le filament est tendu et préchauffé uniformément jusqu'à un degré 10 déterminé d'avance et une matière métallique de matrice est appliquée au moyen du procédé de métallisation à arc-plasma. Les rubans ainsi produits possèdent des propriétés excellentes de liaison par rapport au filament et à la matrice et ne présentent aucun signe de dégradation de fibre, ils sont formés en une matière com-15 posée de couches multiples de la forme désirée en réunissant le nombre requis de rubans en couches pour les comprimer ensuite à chaud. La présente invention ne réalise non seulement la production de matières structurales composées à haut module d'élastici-20 té, mais les matières composées ainsi produites possèdent d'excellentes propriétés extrêmement uniformes et hautement reproductibles. Le procédé est simple et peu coûteux et fournit des fibres disposées exactement avec un minimum de contraintes résiduelles dans la matière composée. Une liaison forte entre la fibre et la 25 matrice est réalisée sans dégradation de la fibre et le procédé technique de production, au moyen du produit intermédiaire, les rubans à couche unique, résolvent le problème du maniement de la fibre unique et permettent de fabriquer aisément des pièces com- * pliquées aux grandes dimensions. Comme la proportion exacte de 30 volume de fibre et de la matrice peut être fixée avant la mise en couche du ruban,des variations de proportion par suite de variations inévitables dans la fabrication sont réduites au minimum Le résultat des leçons de la présente invention est la réalisation d'une matière composée à matrice métallique d'une grande ré-35 sistance et d'un haut module élastique. On comprendra les autres objets de l'invention et l'invention elle-même à l'aide de la description qui va suivre et des dessins ci-joints desquels: La figure 1 est une vue de côté en élévation d'un mandrin employé 40 à la fabrication de la matière composée. 69 28791 5 2030043 La figure 2 est une vue de côté en élévation partiellement en coupe, d'une chambre de métallisation à arc-plasma. La figure 3 est un agrandissement de cent fois d'une photographie d'une matière composée dont 50% du volume sont en fibre. 5 Se référant maintenant aux dessins, dans lesquels les mê mes chiffres indiquent toujours les mêmes parties, le chiffre 10 désigne un mandrin creux de forme cylindrique, séparé diamétralement et comprenant deux pièces demi-cylindriques pareilles 12 et 14. Les pièces du mandrin sont fixées l'une à l'autre à leur plat 10 intérieur au moyen d'une charnière 16 à l'un des bouts et peuvent être séparées l'une de l'autre de manière pivotante jusqu'à une distance contrôlée au moyen de deux ressorts 18 et d'une bride d'arrêt 20, située à l'autre bout. La bride 20 est munie d'une rainure longitudinale 22 adjacente à un bout. Une vis papillon 23 à 15 tête élargie est reçue de façon appropriée dans la rainure 22, et à l'aide de laquelle on peut bloquer le mandrin dans une position où les ressorts sont détendus. Le mandrin 10 a un alésage 24 qui s'étend dans la direction de l'axe central, propre à recevoir un arbre de commande (non représenté) de sorte que le mandrin peut 20 tourner autour de son axe et se mouvoir dans'la direction de son axe. Suivant la technique de l'invention, les ressorts poussent les pièces obliquement vers l'extérieur, et le mandrin est alors bloqué dans la position ouverte, une feuille de métal choisie est 25 appliquée en une couche unique de façon à couvrir toute la surface cylindrique du mandrin de manière lisse et uniforme. Afin d'éviter la formation de plis pendant la fabrication la feuille de métal est, de préférence, d'une matière thermique compatible avec le mandrin, c'est-à-dire elle doit avoir un coefficient de dila-30 tation qui est essentiellement le même que celui du mandrin. Un des avantages essentiels de l'emploi d'une feuille de métal comme matière de support est le fait qu'elle améliore les propriétés du ruban à couche unique par rapport à son maniement et lui donne un plus haut degré de résistance. Comme on l'expliquera ci-après, 35 la feuille de métal est rendue adhérente aux fibres et incorporée ensuite dans la matière de matrice. Des fibres sont ensuite choisies et enroulées autour du mandrin en enroulements hélicoïdaux adhérent uniformément et disposées régulièrement. Ceci peut être réalisé en tirant de la fi-40 bre continue d'une roue d'alimentation en fixant le bout de la fi- BM> OHIGINM- 69 28791 S 2030043 bre tout près du plàt du mandrin et en guidant la fibre sous tension d'enroulement par un mécanisme dérouleur approprié pendant que l'on fait tourner le mandrin. Le mécanisme exact au moyen duquel la fibre est posée sur la feuille de métal n'est pas consi-5 déré comme faisant partie de la présente invention et ceux qui sont verses dans la technique admettent qu'il existe beaucoup de dispositifs possibles pour poser des fibres de façon "collimatri-ce" sur un mandrin. L'expression "de façon collimatrice" désigne un état dans lequel les longueurs de fibre sont espacées réguliè-10 rement et uniformément l'une de l'autre; une telle disposition est pareillement applicable à une fibre unique enroulée de façon hélicoïdale autour d'un mandrin et à une pluralité de fibres enroulées o autour du mandrin et étant situées dans des plans parallèles. Après l'achèvement de l'enroulement, la fibre est cassée et 15 fixée au mandrin et la bride d'arrêt 20 est dégagée, le mandrin est alors disposé dans une chambre de métallisation à arc-plasma 26 où l'application de la matière métallique peut être appliquée d'après le procédé de métallisation à arc-plasma 28 dans une atmosphère d'argon. Avant la métallisation, le mandrin, la feuille 20 de métal et les fibres enroulées sont préchauffées jusqu'à une température suffisamment élevée pour assurer la liaison de la matrice pendant la métallisation à arc-plasma. Le réchauffement proprement dit a lieu par rayons infrarouges et l'arc-plasma. Quand la feuille est en aluminium, une température de 204° C à 316° C a pour rë-25 sultat une bonne adhérence, tandis qu'une température au-dessous de 33° C aboutit à la non-adhérence. Pendant la métallisation, le mandrin est fait tourner et dressé en face de l'arc-plasma station-naire afin, de réaliser une couche uniforme de matière de matrice. Les variables qui influent sur le jet de 1'arc-plasma sont la 30 puissance qu'on donne à 1'arc-plasma, la position et la grandeur des électrodes de l'arc et la composition et le degré de vitesse du courant de gaz-plasma. La métallisation a lieu à 400-500 ampè- 3 res, 30-50 volts, et«*4-4,5 m /h STP d'argon» En dehors de ces variables, la métallisation est influencée par le réglage du degré 35 de vitesse de l'alimentation en poudre, par la pression de l'orifice d'admission de poudre de 1'arc-plasma, la grandeur de la répartition de la poudre, la distance de 1'arc-plasma par rapport à la feuille de support, la nature de l'atmosphère qui entoure le jet d'échappement de 1 'arc-plasraa et la feuille de support et la 40 température de la feuille de support. Les matières composées sont BAD ORlGïNAL 69 28791 7 2030043 fabriquées S un taux modéré d'alimentation par rapport à la saturation (1,36 kg par heure de métallisation à l'arc-plasma), l'orifice d'admission de poudre étant situé dans la zone d'ionisation de l'arc et la poudre de métal sphërique d'une grosseur 5 de -240+400 mailles, la distance de l'arc-plasma à la feuille de support est de 10,16 à 12,70 cm, l'atmosphère est composée d'argon, la température de la feuille de support est de 204° C à 316° C et la vitesse relative du jet de l'arc-plasma en contact avec la feuille de support de 5,08 â 20,32 cm par seconde. 10 La technique du préchauffement et de la métallisation à l'arc-plasma ne réalise non seulement que les particules en fusion de la matrice métallique recouvrent les fibres et y adhèrent mais réalise en même temps que le mandrin se dilate thermiquement de sorte qu'il entre en action contre la force des ressorts 18 15 en vue de fermer les pièces de mandrin 12 et 14. La contraction mécanique du mandrin qui se dilate thermiquement réduit au minimum les variations de l'effort de tension auquel les fibres seraient autrement soumises. Quand la métallisation est achevée, le ruban et le mandrin sont refroidis jusqu'à la température envi-20 ronnante; pendant l'opération de refroidissement l'action opposée de compensation du mandrin a lieu. Le mandrin qui se contracte thermiquement est étendu mécaniquement par l'action des ressorts 18 de sorte que la différence entre les coefficients de dilatation thermique des fibres et de la matrice est compensée. En 25 tout, la déformation ..à laquelle les fibres sont soumises à la température de métallisation ne dépasse pas 0,3%. Après le refroidissement, le ruban à couche unique est en-leve du mandrin en le coupant de la manière désiré. Le ruban peut-être coupé transversalement, par exemple, de façon à former un ru-30 ban plat dont les dimensions de largeur et de circonférence sont les mêmes que celles du mandrin, ou alternativement, sous forme d'une spirale dont la largeur est plus petite que celle du mandrin et dont la longueur est plus grande que la circonférence du mandrin. 35 Quand le ruban est enlevé, il est de préférence générale ment soumis avec d'autres rubans pareils à un procédé technique de fabrication secondaire. Les rubans à couche unique notamment sont liés par diffusion au moyen de la compression â chaud dans une atmosphère de non-oxydation. Les rubans sont tassés l'un sur 40 l'autre, en nombre désiré, entre les bancs de presse en métal 69 28791 8 2030043 ou entre les matrices, et soumis à une haute température et à une haute pression jusqu'à ce que la feuille de métal soit incorporée dans la matrice métallisée et que la compression requise soit a-chévée. 5 On a fait, différents essais afin de déterminer le coef ficient de rendement des procédés techniques décrits dans la présente demande. Une des matières composées à couches multiples qu'on avait obtenu en liant par diffusion des rubans à couche unique, revêtus d'une matrice d'aluminium au moyen de métallisation 10 à arc-plasma, et des fibres de bore revêtues de carbure de silicium (BORSICtm) est représenté sur la figure 3; le pourcentage de fibres dans cette matière composée est de 50% en volume. La photographie montre la répartition excellente des fibres réalisée au moyen de ce procédé. Dans ces essais un mandrin en aluminium d'une 15 largeur de 15,24 cm et au diamètre de 50,80 cm, était muni d'une paire de ressorts de soupape d'autos dont chacun avait une constante de rappel de 16,065 kg/m. La bride 20 était réglable afin de bloquer le mandrin à distance maximum de -0,64 cm. Des matériaux de matrice en aluminium et en magnésium furent appliqués.à diffé-20 rentes reprises à des fibres de bore, de carbure de silicium et de carbure de silicium revêtu de bore. Il doit être entendu que chaque fois que Jfce mot aluminium et le mot magnésium sont employés dans la présente demande, ils ne se rapportent non seulement au métal pur mais aussi aux alliages correspondants d'aluminium et de 25 magnésium. Les matières de fibre,de matrice et de feuille de métal employées à la fabrication des matières composées sont énumérées dans le tableau I. 69 28791 9 2030043 15 20 TABLEAU I Matières pour la fabrication de matières composées Moyenne de la résistance à la_ Fibre Bore Diamètre en Module d'Young E (10 0 0 kg/mm^j- microns 99.1-104.1 Bore avec un 99.1-104.1 10 revêtement de 2,5 à 3,8 de Sic (borsictm) SiC 68.58-83.82 Foudre de métal ■ 1100-Aluminium pur commercial 38-42 38-42 > 35 Type sphéroïdisé 25 6061 Alliage d'alumini- atomisé um (1.0%Mg. 0.5% Si,Bal,Al) 2024 Alliage d'alumini- atomisé um (4,5% Cu, Bal,Al) 360 Alliage d'alumini- atomisé um (9.0% Si,Bal Al) 390 Alliage d'aluminium atomisé (8.0% Si, 3.0% Cu,Bal Al) Alliage de magne- atomisé sium (10.0% Al,Bal Mg) rupture kg/mm Source 298 351 298 351 30 Feuille en métal 1100 6061 713 1145 TYPe recuit recuit dur 193 281 Dimensions 15-44 micron -270+400 maille -270+400 maille -170+400 ■170+400 maille -200+400 maille Epaisseur 25.4 microns 25.4-76.2 microns 25»4-50.8 microns 25.4 microns . Laboratoire de recherches de la Sëté United Aircraft idem idem Source Thermal Dynamics. Reynold's Métal Co. Alcoa Reynold's Métal Co. Reynold's Métal Co. Valley Métallur-gical Processing Co. Source "Kitchen Wrap" Reynolds Alcoa On a réalisé de considérables progrès de fabrication par un procédé qui utilise la poudre d'alliage d'aluminium 6061 appliquée à l'arc-plasma, des fibres BORSIC et une feuille d'alliage d'alumi-35 nium 1145 d'une épaisseur de 25 microns. On a fabriqué aussi des matières composées avec des fibres de carbure de silicium et des fibres de bore. On a constaté qu'en utilisant une feuille d'alliage d'aluminium 1145 à l'état complètement durci, un meilleur con-.trôle de la qualité du ruban est assuré. Quand la feuille de mé-40 tal précipitée est à l'état complètement durci, elle améliore 69 28791 10 2030043 la planitude et 1*égalité du ruban à couche unique métallisé à 1'arc-plasma et rend plus aisé la fabrication des matières composées de bonne qualité sont fabriquées de la feuille d'alliage 6061 d'une épaisseur de 58,4 microns et de la feuille d'alliage 5 6061 laminée une seconde fois et qui a une épaisseur de 25,4 microns. L'emploi de cette feuille permet la fabrication de matières composées qui ont un pourcentage de fibres de 50% en volume. Dans un essai de recherche, des rubans composés de fibre 10 BORSIC (diamètre nominal 101,6 microns furent enroulées à 470 enroulements/cm autour d'une feuille d'alliage d'aluminium 1145 d'une épaisseur de 25 microns, ensuite une matrice d'alliage d'aluminium leur fut appliquée à l'arc-plasma. Les rubans furent comprimés à chaud dans une atmosphère d'argon pendant une heure 15 à des températures de 500° C, 550e C et de 600° C à des pressions 2 qui allaient de 3,52 à 471 kg/cm . L'épaisseur initiale des rubans avant la compression à chaud était de 246 microns à une den-sité de ruban de 0,31 gr/cm . La densité limite était 101,6 microns/couche. A 600°~c, la compression limite pour une complète 20 densité était de 56,2 kg/cm , tandis qu'à 550° C la pression li- ô mite était environ 366 kg/cm . Des résultats pareils furent obtenus, quand la compression à chaud eut lieu dans le vide, et l'emploi en de l'argon ou du vide est de beaucoup supérieur à la compression à chaud dans l'air atmosphérique laquelle aboutit à 25 une oxydation, ce qui est contraire au but à atteindre. Le même procédé de compression à chaud est employé pour lier des fibres de bore à une matrice d'alliage d'aluminium. A 560° C cependant se produit une très sérieuse dégradation de la fibre. Des fibres enlevées de la matière composée au moyen d'aci- 30 " de chlorydrique dilué montrent une dégradation de la résistance 2 moyenne de 337 à 91,4 kg/mm , et les matières composées sont fai- 2 bles (54,80 kg/mm ) à un pourcentage en bore de 41% en volume. A 490° C, une importante dégradation se produit aussi dans les fibres (environ 25%) et les matières composées n'ont pas de ré-35 sistance si haute que celles qui sont comprimées à des tempérait» tures plus basses. A une température de 400° C et une pression de 70,3 kg/cm , des rubans composés de bore et d'aluminium n'atteignent pas la densité limite et la matrice est un peu cassante. 2 Cependant, une pression de 70,3 kg/cm a pour résultat une den— 40 sité complète. 69 28791 11 2030043 1Q 15 20 La liaison par diffusion au moyen de la compression à chaud montre clairement les avantages pratiques, surtout quand de grandes structures composées doivent être fabriquées, de l'emploi de la plus haute température compatible avec la conservation des propriétés essentielles de fibre, car plus la température est haute, plus la pression requise pour la densité limité est basse. Différentes matières composées fabriquées d'après le procédé technique précédent de couches uniques furent soumises à une évaluation par rapport à leurs propriétés mécaniques dont les résultats sont indiqués dans le tableau II. TABLEAU II Propriétés mécaniques de matières composées à direction unique de matrice d'aluminium. Résis- Coef-tance ficient Déforma- ructnre qmP°1S tion â 2S° la rup- Volume Module Echan- % d'Young tillon de la fibre Matrice B ( 10 Q Okg/mm*) kg/mm2 347 39% B ÎIQO^IIOQ feuille 1.66 92.1 95.5 109;70 ture 0.Q051 ?? 394 55%SiC 6Q61/1145 1.88 feuille 341 47%BSiC 360/1100 1.8Q feuille 62,60 70,30 75,20 71,70 77,30 0.0029 0.0036 0.0042 344 48%BsiC 6061/1100 1.98 94,90 feuille .227 .225 .230 30 346 47%BSiC 6061/1100 feuille 2.22 109,00 109,00 0.0053 350 53%BSiC 390/1100 feuille 2.21 80,90 77,30 0.0037 0.0043 35 354 364 50%BSiC 52%BSiC 390/1100 feuille 6061/1100 feuille 2.00 2.19 83,70 70,30 130,00 0.0039 0.0035 365 50%BSiC 6061/1100 feuille 123,00 40 392 50%BSiC 6061/1100 feuille 2.21 2.14 2.17 112,70 118,00 103,40 0.0053 0.0058 0.Q051 69 28791 12 2030043 6061/1100 feuille indique 6061 métallisée à 11arc-plasma sur une feuille d'alliage 110Q métallisée dans 1'air atmosphérique. Alors que le tableau II indique une gamme assez grande de 5 propriétés qu'on peut réaliser au moyen de matières choisies, une particularité peut être plus importante du procédé technique de ruban à couche unique, réside dans les caractéristiques attrayantes de reproductibilité qui lui sont inhérentes. Le tableau indique la reproductibilité par rapport à la résistance, d'échantil-10 Ions de matières composées standardisées par le procédé à couche unique. TABLEAU III Résistance à la rupture d'un échantillon de matières composées BORSIC-Aluminium (50% Borsic) d'une longueur de. 25,4 mm 15 20 Résistance à la Résistance à la Echantillon No. Rupture kg/mm2 Echantillon No. rupture kg/Ban? 389 E—1 116 390 1-1 111,30 -2 104 -2 118 -3 102 -3 122 389 K-l 112,70 390 N-l 98,40 -2 112,70 -2 98,30 -3 102 -3 101,30 390 A-l 129 393 -1 112,70 -2 106,40 -2 133,30 -3 115,30 -3 122 -4 112,70 395 C-l ' 112,70 25 390 C-l 112,70 -2 104,30 -2 94,20 -3 106,40 -3 112 -4 109 390 F—1 128,40 -2 114 -2 108 -3 126,30 -3 114 -4 119,30 30 ~4 114 Les valeurs mesurées, montrées dans le tableau III, proviennent de la fabrication de matières composées où entraient des fibres BORSIC 50% et une matrice de feuille de métal 1145 et de la poudre de métal 6061 appliquée à l'arc-plasma. Les résultats 25 indiquent que 80% des valeurs entrent dans la série des 11,200 kg/mm2 + 10%. Dans un essai de recherche des fibres BORSIC d'un diamètre de 100 microns furent enroulées sur une feuille d'alliage 6061 de 25,4 microns autour d'un mandrin de 50,8 cm pré-ten- 2 4Q dues de 0,3 % ( 127 kg/mm ), préchauffées jusqu'à 204° C 69 28791 13 2030043 et métallisées à l'arc-plasma à une température de 204° - 260° C (température de la feuille de support) par application de la poudre de métal 6061 jusqu'à ce que le pourcentage en fibre était de 60% en volume. Huit couches du ruban furent comprimées à chaud à 2 5 450° C et une pression de 352 kg/mm pendant une heure pour former une matière composée à direction unique. La moyenne de la résistance à la rupture (4 tests) était de 127,70 kg/mm et la 2 moyenne du module d'Young longitudinal était E (1000 kg/mm ) x 27,8. 10 La présente invention ne se limite pas à l'emploi de l'a luminium en tant que matière de matrice. Dans une série d'essais, des fibres de bore furent enroulées autour du mandrin, préchauf- 2 fées jusqu'à 204° C, pré-tendues de 0,3% ( 127 kg/mm et métallisées à l'arc-plasma à 204° - 260° C par application de poudre 15 90% Mg-10% Al jusqu'à ce que le pourcentage en 'fibre était de 50% en volume. Huit couches de ce ruban furent comprimées à chaud à 400° C et 281 kg/cm pendant une heure.pour former une matière composée à direction unique. La moyenne de la résistance à la 2 rupture (6tests) était de 12,3 kg/mm et la moyenne du module 20 d'Young longitudinal était de E (1000 kg/mm2) x 22,5. On admet que plusieurs autres modifications peuvent être faites dans la réalisation technique de l'invention. On sait clairement par exemple que la métallisation à 1'arc-plasma peut être exécutée dans l'air atmosphérique afin de rendre le procédé 25 plus simple et moins couteux. Des matières composées provenant de rubans métallisés dans l'air furent liées par diffusion jusqu'à vingt couches d'épaisseur. On n'a pas constaté de différence dans les microstructures de matières composées en comparaison de celles qui avaient été métallisées dans l'argon. On a constaté aussi 30 que les propriétés de ces matières composées égalaient à peu près les propriétés des matières composées qui avaient été fabriquées dans une atmosphère d'argon. On admettra aussi que la présente invention ne se limite pas à la fabrication de matières composées renforcées de fibres 35 à sens unique. On a réussi aussi la fabrication de matières composées avec des rubans aux fibres croisées en sens multiple. Dans de telles matières composées la résistance dans le sens ren- 2 forcé égale de 225 kg/mm fois la fraction de fibre du volume dans ce sens. 40 On reconnaîtra aisément que des articles renforcés de 69 28791 14 2030043 fibres et d'une densité soigneusement contrôlée peuvent être fabriquées en peu de temps et de façon reproductible au moyen des procédés techniques décrits dans la présente demande. Bien que l'invention ait été décrite en rapport avec des exemples spécifiques , des paramètres de fabrication et des matières, ces réalisations et conditions ne sont données qu'à titre d'exemples explicatifs. Ceux qui sont versés dans la technique reconnaîtront aisément que la présente invention se prête à diverses autres modifications et possibilités techniques sans qu'il soit nécessaire de s'écarter de l'esprit et du domaine propre de l'invention tels qu'ils sont précisés dans les revendications annexées. 69 28791 15 2030043 revendications 1. Un procédé pour la fabrication d'une matière structurale renforcée de fibres à matrice métallique par application à 1'arc-plasma, d'une matière de matrice en fusion sur les fibres caracté- 5 risé par l'enroulement sous tension d'une fibre en une couche unique hélicoïdale et collimatrice autour d'un mandrin, l'application d'une matière de matrice en fusion sur les fibres par métallisation à l'arc-plasma afin d'incorporer les fibres et former une matière composée à couche unique des fibres et de la matrice; la préservait) tion du mandrin de la dilatation de sorte que les fibres ne soient pas soumises â une déformation dépassant 0,3% et ensuite i'enlèvement du ruban du mandrin, sous forme d'une pluralité de rubans liés ensemble par corroyage, ïpar diffusion. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que le mandrin est recouvert d'une feuille de métal avant l'enroulement de la fibre. 3. Un procédé pour la fabrication d'une matière structurale renforcée de fibres à matrice de métal par application à l'arc-plasma d'une matière dé matrice en fusion sur les fibres, selon 20 la revendication 1 à 2, comprenant la pose de façon égale et plate d'une feuille de métal sur le mandrin, l'enroulement sans tension d'une fibre en couche unique hélicoïdale et collimatrice sur la feuille de métal ; l'application d'une matière de matrice en métal à l'arc-plasma afin d'incorporer les fibres et former un ruban 25 à couché unique de matière composée et ensuite l'enlèvement du ruban du mandrin. 4. Un procédé selon les revendications 1-3, caractérisé en ce que le mandrin est commandé par ressort de sorte que la fibre ne soit pas soumise à une déformation ne dépassant pas 0,3% à la 30 température de métallisation. 5. Un procédé selon les revendications 1-4, caractérisé en ce que la feuille de métal et le mandrin ont des coefficients de dilatation substantiellement identiques. 6. Un procédé selon les revendications 1-3, comprenant le 35 corroyage par diffusion d'une pluralité de rubans de manière à former des couches. 7. Un procédé selon les revendications 1-3, caractérisé en ce que le mandrin est préchauffé jusqu'à une température de 204° C à 316° C. 40 8. Un procédé selon les revendications 1-3, caractérisé en 69 28791 16 2030043 ce que le mandrin est préchauffé jusqu'à une température suffisamment élevée afin de réaliser l'adhérence des fibres à la feuille de métal. 9. Un procédé pour la fabrication d'une matière structurale 5 renforcée de fibres à matrice de métal par application à 1'arc- plasma d'une matière de matrice en fusion sur les fibres selon les revendications 1-8, comprenant la pose d'une feuille de métal sur un mandrin/ l'enroulement d'une fibre en couche unique hélicoïdale et collimatrice autour de la feuille, le préchauffait) ge du mandrin jusqu'à une température suffisamment haute afin de réaliser la liaison de la feuille de métal de la fibre et de la matrice pendant la métallisation, l'application à l'arc-plasma de la matière de matrice en fusion sur les fibres afin d'incorporer les fibres à la feuille pour en former un ruban à couche uni-15 que de matière composée et enfin le refroidissement du ruban fabriqué et l'enlèvement du ruban du mandrin. 10. Un produit de fabrication selon la revendication 1, en ce que la fibre est d'une matière choisie dans le groupe qui comprend le bore, le carbure de silicium et le bore revêtu de carbure de 20 silicium. 11. Un produit de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière de matrice est en aluminium. 12. Un produit de fabrication selon les revendications 8-9, caractérisé en ce que la matière de matrice est en magésium. 25 13. Un produit de fabrication selon les revendications 8-10, caractérisé en ce que la matière de la feuille est en aluminium. 14. Un produit de fabrication selon les revendications 8-11, caractérisé en ce que la matière du mandrin est en aluminium.