INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans les figures 9a et 9b, chacun des corps de palier 10b est formé de deux pièces. La paroi tubulaire externe 20a et le voile 20c de chaque corps de palier 10b sont formés d’une seule pièce, et la paroi interne 20b forme une autre pièce. Le voile 20c est fixé à l’extrémité 20b2 de la paroi interne 20b qui est opposée à son extrémité 20b1 de fixation à la première paroi 10a1. Pour cela, le voile 20c comprend une bride annulaire radialement interne 27 (vis-à-vis de l’axe Y) qui est serrée contre cette extrémité 20b2 par l’intermédiaire d’éléments de fixation du type vis ou systèmes vis-écrou (non représentés).
Dans les figures 10a et 10b, ce sont les deux extrémités longitudinales 20b1, 20b2 de la paroi interne 20b de chaque corps de palier 10b qui sont fixées au porte-satellites 10, et en particulier aux première et seconde parois 10a1, 10a2 précitées.
La paroi interne 20b a une longueur L3 qui est ici supérieure à celle L1 de la paroi externe 20a. Les deux extrémités 20b1, 20b2 de la paroi interne 20b sont ici situées à l’extérieur de l’espace E et comportent chacune une surface cylindrique externe 20ba, destinée par exemple à être engagée dans un logement 10ab de la première ou de la seconde paroi 10a1, 10a2.
L’extrémité longitudinale de la paroi interne 20b située du côté du voile 20c a ici un diamètre D1 qui est plus petit que le diamètre D2 de l’extrémité longitudinale opposée de la paroi 20b. Entre ces deux extrémités, la paroi interne 20b présente une surface tronconique 20bb.
Les gains apportés par l’invention sont notamment :
- une réduction de la masse du réducteur du fait de la réduction de la taille du porte-satellites,
- une diminution du désalignement des satellites,
Il est en particulier connu de prévoir un moyen de blocage comprenant une goupille, le retrait de ladite goupille permettant de libérer la mise en rotation dudit bras vers sa position déployée pour mettre en tension la courroie.
Un exemple d’éprouvette 100 selon l’invention est représenté sur les figures 2, 3 et 4. Cette éprouvette 100 a une forme globalement cylindrique, c'est-à-dire qu’elle présente une section circulaire mais un diamètre non-constant sur toute son épaisseur e. Plus particulièrement, l’éprouvette 100 comporte deux couches en métal 110, identiques l’une à l’autre et une couche en CMO 120. La couche en CMO 120, ou couche centrale, est positionnée entre les deux couches en métal 110 et co-polymérisée avec lesdites couches en métal. Les couches en métal 110 présentent toutes deux un même diamètre d1 et une même épaisseur e1. La couche en CMO 120 présente un diamètre d2 et une épaisseur e2. L’épaisseur e2 peut être différente ou égale à l’épaisseur e1. Le diamètre d2 de la couche en CMO120 est sensiblement supérieur au diamètre d1 des couches en métal 110. Une zone évasée 140 raccorde les diamètres d1 des couches en métal au diamètre d2 de la couche en CMO. Cette zone évasée 140, proche de l’interface CMO/métal, est usinée, de préférence, dans chacune des couches en métal 110, dans la partie de ladite couche en métal proche de la couche en CMO 120.
Cette forme globalement cylindrique de l’éprouvette 100 permet d’éviter les arêtes vives des géométries classiques (de formes prismatiques). Elle permet également un usinage au tour de l’éprouvette, qui est économiquement accessible, et qui garantit une sollicitation à symétrie de révolution. Le fait d’avoir un diamètre non-constant permet à l’éprouvette de respecter les contraintes relatives à la caractérisation de l’interface CMO/métal et, en particulier, de supprimer les effets de bords (c'est-à-dire les singularités de contrainte) ainsi que le pic de chargement local engendré généralement par les conditions de bords libres des surfaces latérales des éprouvettes à géométrie classique (en traction hors-plan comme en cisaillement).
L’éprouvette 100 selon l’invention comporte, dans chacune des couches en métal 110, un orifice borgne 130 s’étendant le long de l’axe de traction XX de l’éprouvette. Les orifices borgnes 130 de chacune des couches en métal 110 sont alignés l’un avec l’autre le long de cet axe XX. Chaque orifice borgne 130 est formé au centre de la couche en métal 110, autour de l’axe de traction XX, en regard l’un de l’autre. Chacun des orifices borgnes 130 s’étend sur une profondeur p, inférieure à l’épaisseur e1 de la couche en métal, et débouche sur la face extérieure 115 de ladite couche en métal 110. Ces orifices borgnes 130 sont conçus pour recevoir chacun un dispositif de fixation 250 (visible sur la ) assurant la liaison entre l’éprouvette 100 et le banc d’essai 200 sur lequel l’éprouvette 100 est montée lors des essais en traction.
Une épaisseur minimale est conservée vierge entre le fond de l’orifice borgne 130 et la couche de CMO 120 pour permettre un chargement en traction homogène. Dans l’exemple de l’assemblage de matériaux de la , l’épaisseur vierge v conservée entre le fond de l’orifice borgne 130 et la couche de CMO 120 est d’environ 3mm. Cette épaisseur vierge v permet une diminution minime du chargement hors-plan de l’interface CMO/métal sous l’orifice borgne 130 ; elle permet, en outre, de garder la zone la plus chargée de ladite interface en zone courante, non proche des surfaces libres. Plus l’épaisseur vierge v est élevée, plus le chargement est homogène.
Dans un mode de réalisation préféré, les orifices borgnes 130 sont des taraudages ; ces orifices borgnes 130 comportent alors chacun un filetage adapté pour recevoir un élément à vis du dispositif de fixation 250. Ces taraudages permettent d’atteindre le maximum des contraintes en pleine zone courante de l’interface, ce qui limite l’effet de ces contraintes. Autrement dit, lorsque l’éprouvette est soumise à un effort en traction, la sollicitation maximale de l’interface est localisée dans la zone centrale de l’assemblage de matériaux, c'est-à-dire dans une zone plus proche de l’axe de traction XX que du rayon externe. Dans ce mode de réalisation, chaque orifice borgne 130 peut, par exemple, avoir une profondeur p minimale, égale à environ 4 à 5 fois le filet de la vis, plus quelques mm de marge pour le passage du taraud. Pour un assemblage de matériaux conforme à celui de la , l’orifice borgne 130 présente une profondeur p d’environ 7mm correspondant à un filetage de 4 à 5mm et une marge de passage du taraud de 2 à 3mm ; l’épaisseur vierge v est alors d’environ 3mm. Une telle épaisseur vierge permet de limiter la diminution de la sollicitation au centre de l’interface, c'est-à-dire au niveau de l’axe XX, de sorte à conserver une sollicitation relativement uniforme sur l’ensemble de ma surface de l’interface.
La géométrie de l’éprouvette 100 telle que décrite ci-dessus convient à de nombreux métaux et, en particulier, aux métaux et alliages réputés « durs » (c'est-à-dire dont la dureté est équivalente à celle d’un acier de classe 12.9) de sorte que la charge en traction puisse être supportée par le dispositif de fixation 250. Elle convient en particulier à l’acier et au titane de type TA6V. Pour des métaux réputés « mous », par opposition aux métaux durs, comme par exemple l’aluminium, il peut être économiquement intéressant de choisir des couches en métal dont l’épaisseur est bien supérieure aux exemples donnés précédemment, par exemple 15 à 16 mm, de sorte que les orifices borgnes soient sensiblement plus profonds que dans le cas de couches en métal dur, avec un nombre de filets plus élevé, par exemple de l’ordre de 2 à 2,5 fois plus de filets pour un métal mou que pour un métal dur. L’exemple d’épaisseur donné pour un métal mou correspond, par exemple, à une dizaine de filets minimum à 1mm/filet, une épaisseur vierge d’environ 3 mm et 2 à 3 mm de marge pour le passage du taraud.
L’éprouvette 100 telle que décrite précédemment peut être montée dans un banc d’essai 200, comme représenté sur la . L’éprouvette 100 forme alors, avec le banc d’essai 200, un ensemble permettant de caractériser la tenue mécanique de l’interface CMO/métal de l’éprouvette 100 lorsque ladite éprouvette est soumise à des efforts en traction hors plan, c'est-à-dire des efforts suivant une direction sensiblement perpendiculaire au plan de l’interface CMO/métal. Pour cela, l’éprouvette 100 est fixée sur le banc d’essai 200 au moyen de deux dispositifs de fixation 250. Ces dispositifs de fixation 250 - fixés chacun, d’une part, dans un des orifices borgnes 130 de l’éprouvette et, d’autre part, sur le banc d’essai 200 - transmettent un effort en traction à l’éprouvette, dans une direction perpendiculaire au plan de l’interface entre la couche CMO et les couches en métal. L’éprouvette 100 étant conforme à l’assemblage de matériaux, les effets de la traction sur l’interface CMO/métal de l’éprouvette, correspondent aux effets réels d’une traction sur une pièce aéronautique en assemblage de matériaux.
La représente l’état de sollicitation hors-plan de l’interface CMO/métal, en fonction de la distance radiale, pour une éprouvette co-polymérisée selon l’invention (courbe C1) et pour une éprouvette selon l’état de la technique avec collage secondaire des couches métalliques à la couche composite (courbe C2). La comparaison de ces deux courbes montre que la géométrie de l’éprouvette proposée est exploitable aussi bien pour caractériser des assemblages CMO/métal obtenus par copolymérisation que par collage secondaire.
Bien que décrits à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, l’éprouvette selon l’invention, ainsi que l’ensemble de caractérisation comportant cette éprouvette, comprennent divers variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention.
Procédé et dispositif d’essais de fatigue oligocycliques pour tester des matériaux de pièces tournantes de turbomachine La présente invention se rapporte aux essais de fatigue oligocycliques mis en œuvre dans le domaine de l’aéronautique pour tester des matériaux de pièces tournantes.
Elle trouve avantageusement, mais non limitativement, application pour le développement de matériaux pour de telles pièces.
Domaine technique général et art antérieur Les performances demandées pour une turbomachine sont de plus en plus exigeantes. Ainsi les rotors travaillent à des vitesses de rotation de plus en plus élevées et dans un environnement de plus en plus chaud. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des matériaux toujours plus résistants.
Dans le cadre de la montée en maturité d’un matériau de pièces de turbomachine, on met classiquement en œuvre des essais de fatigue oligocycliques (LCF ou « Low Cycle Fatigue » selon la terminologie anglosaxonne généralement utilisée). Généralement, ils sont réalisés dans un premier temps sur des éprouvettes, puis sur plusieurs disques de taille réduite appelés « disques simulacres ». Des essais sur des disques à l’échelle ou sur des pièces de test aux dimensions de la pièce finale peuvent également être réalisés.
Ces essais de fatigue LCF sont des essais au cours desquels un chargement cyclique est appliqué par exemple jusqu’à défaillance. Ces essais sont utilisés pour générer des données sur la résistance à la fatigue, la croissance des fissures, identifier les emplacements critiques et démontrer la sécurité d’une structure qui peut être sensible à la fatigue.
Comme illustré sur les figures 1a et 1b, les essais de fatigue LCF réalisés sur éprouvette ( – éprouvette linéaire E) sont généralement réalisés à l’aide de machines servohydrauliques qui permettent d’appliquer un chargement cyclique de traction et/ou compression sur l’éprouvette (déplacement U). L’essai est ainsi piloté en déplacement ( ) selon un cycle de déformations répété à une fréquence donnée faisant passer successivement l’éprouvette E d’un état comprimé ou au repos à un état allongé (typiquement 15 ou 20% d’allongement par rapport au premier état).
En revanche les essais sur disques ou pièces de test sont réalisés à l’aide d’un arbre d’entrainement AE. Dans l’exemple illustré sur la figure 2a, un disque D en un matériau à tester est monté coaxialement sur ledit arbre AE. Celui-ci est entrainé en rotation par un moteur et entraîne lui-même le disque D en rotation (vitesse de rotation ω) (Figure 2a). Le chargement cyclique provient de l’effort centrifuge induit par la rotation du disque entre un régime bas (vitesse de rotation basse ) et un régime haut (vitesse de rotation haute ) ( ). L’essai est ainsi piloté en régime de rotation, ce qui est permis par la grande précision actuelle des mesures de régime de rotation. Pour des disques en rotation autour d’un axe, la contrainte est proportionnelle au carré de la vitesse de rotation. Avoir un pilotage à iso-régime permet donc d’imposer une contrainte cible.
Ici, la couche de matériau oxydable 12 est une couche d’un alliage à base de Titane, ici un alliage de Titane et de Tungstène, et est réalisée directement sur la structure porteuse 2. La couche de matériau conducteur 13 est ici une couche d’or.
L’épaisseur de la structure de blocage 11 (distance entre la première face 14 et la deuxième face 15) est ici supérieure à l’épaisseur de la couche de matériau oxydable 12 et très inférieure à l’épaisseur de la couche de matériau conducteur 13. La structure de blocage 11 présente par exemple une épaisseur comprise entre 60 nanomètres et 80 nanomètres, l’épaisseur de la couche de matériau oxydable 12 présente par exemple une épaisseur comprise entre 20 et 30 nanomètres et la couche de matériau conducteur 13 présente par exemple une épaisseur égale ou supérieure à 1 micromètre (voire égale ou supérieure à 5 micromètres).
La couche de matériau oxydable 12 est discontinue ; la couche de matériau oxydable 12 présente ici trois portions. Une première portion 16 est située sur la deuxième face 15 de la structure de blocage, une deuxième portion 17 et une troisième portion 18 sont situées sur la structure porteuse 2, respectivement en amont et en aval le long de la piste d’interconnexion (relativement au sens de propagation du signal).
Comme indiqué précédemment, la deuxième face 15 présente une dimension le long de la piste d’interconnexion (c’est-à-dire ici dans un plan parallèle au plan de coupe I-I) supérieure à la dimension de la première face 14 le long de la piste d’interconnexion. Ainsi, la première portion 16 s’étend en partie au-dessus de la deuxième portion 17 et en partie au-dessus de la troisième portion 18. En d’autres termes, la première portion 16 s’étend à distance de la structure porteuse 2 et une partie de la deuxième portion 17 ainsi qu’une partie de la deuxième portion 18 sont interposées (sans contact direct) entre la première portion 16 et le substrat. Plus précisément, des parties d’extrémité des deuxième et troisième portions 17, 18 s’étendent entre la structure porteuse 2 et des parties d’extrémité de la première portion 16.
Compte tenu de la différence d’épaisseur entre la structure porteuse 11 et la couche de matériau oxydable 12, la première portion 16 n’est pas continue avec les deuxième et troisième portions 17 et 18 (qui elles-mêmes ne sont pas mutuellement continues car séparées par la structure de blocage 11).
En revanche, la continuité de la couche de matériau conducteur 13 n’est pas affectée par la présence de la structure de blocage 11 puisque l’épaisseur de la couche de matériau conducteur 13 est plus importante que l’épaisseur de la structure de blocage 11.
La structure de blocage 11 permet donc avantageusement de rompre la continuité de la couche de matériau oxydable 12 sans rompre celle de la couche de matériau conducteur 13. La liaison électrique est donc assurée jusqu’aux composants. En outre, la structure de blocage 11 n’affecte pas l’intégrité mécanique de la deuxième piste d’interconnexion puisque la couche de matériau conducteur 13 est bien supportée par la piste de matériau oxydable 12 sur toute sa longueur.
Les figures 3 à 6 illustrent différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif intégré selon l’invention, par exemple le dispositif illustré sur les figures 1 et 2.
Lors d’une première étape de fabrication d’un dispositif selon l’invention ( ), on réalise la structure de blocage 11 sur la structure porteuse 2, par exemple par un dépôt d’une couche de matériau diélectrique sur la structure porteuse 11, notamment de la résine, puis on délimite la structure de blocage 11 dans la couche de résine par photolithogravure et trempage. La technique de réalisation de la section dite « en casquette », notamment trapézoïdale, de la structure de blocage 11 ne sera pas décrite plus en détail ici puisqu’elle est classique et connue en soi. Elle est notamment employée dans les procédés de dépôt métallique par enlèvement de couches (ou procédés « lift-off », selon le terme anglo-saxon usuel).
Une deuxième étape du procédé comporte la réalisation des pistes d’interconnexion.
Une première sous-étape ( ) de réalisation des pistes d’interconnexion comporte le dépôt d’une couche de matériau oxydable 12’ par pulvérisation sur la structure porteuse 2 et sur la structure de blocage 11.
Une deuxième sous-étape ( ) comporte une partie de la réalisation de la couche de matériau conducteur 13, et comprend le dépôt d’une première sous-couche de matériau conducteur 13’, ici de l’or, par pulvérisation sur la couche de matériau oxydable. Une troisième sous-étape ( ) comporte une autre partie de la réalisation de la couche de matériau conducteur 13 et comporte une croissance électrolytique d’une deuxième sous-couche 13’’du matériau conducteur, ici de l’or, sur la couche de matériau oxydable 12’. La réalisation de la première sous-couche 13’ par pulvérisation permet une croissance homogène de la deuxième sous-couche 13’’ et améliore ainsi l’adhérence du matériau conducteur sur la couche 12’ de matériau oxydable. Dans cet exemple, la première sous-couche 13’ présente une épaisseur de 100 nanomètres et la deuxième sous-couche 13’’ présente une épaisseur de 6 micromètres.
Lors d’une quatrième sous-étape (non illustrée), les pistes conductrices du dispositif 1, notamment les pistes 6 et 7, sont délimitées (ou définies) dans ces trois couches par photolithogravure et trempage.
La deuxième piste d’interconnexion 8 est ainsi réalisée par des procédés classiques, mais comporte avantageusement une discontinuité dans la couche de matériau oxydable 12 induite par la présence de la structure de blocage 11.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment en lien avec les figures 1 et 2. Notamment, bien qu’il ait été décrit une structure de blocage de section trapézoïdale, d’autres formes sont envisageables, par exemple une forme de T, ou de podium renversée, telle qu’illustrée sur la , dans laquelle la structure de blocage 11 comporte une première portion 19 en forme de parallélépipède rectangle en contact avec le substrat et une deuxième portion en forme de parallélépipède rectangle 20 qui est réalisée sur la première portion parallélépipédique 19 et qui présente une dimension le long de la piste d’interconnexion supérieure à la dimension de la première portion parallélépipédique 19 le long de la piste d’interconnexion. Un tel profil est par exemple obtenu à partir d’une bicouche de résine dont chacune des sous-couches présente une vitesse de révélation différente (en l’occurrence, une vitesse de révélation plus élevée pour la couche en contact avec la structure porteuse 2).
De façon plus générale, l’invention est compatible avec toute structure de blocage présentant un profil (c’est à dire une section dans un plan parallèle au plan de coupe I-I de la ) en casquette.
Le circuit intégré 1 comporte une structure porteuse 2 sur laquelle sont réalisés des composants et des pistes d’interconnexion, et une couche protectrice, ici en matériau diélectrique, réalisée sur la structure porteuse 2 de façon à englober les composants et les pistes d’interconnexion. Afin d’améliorer l’intelligibilité des figures, le circuit intégré 1 est ici représenté sans sa couche protectrice.
La structure porteuse 2 comprend ici un substrat porteur, par exemple en carbure de silicium SiC, en saphir, en Silicium Si ou nitrure de Gallium GaN, sur lequel se trouve une hétérojonction formée par une première couche d'un matériau à bande interdite élevée, par exemple en nitrure de gallium GaN, et une deuxième couche d'un matériau à bande interdite plus élevée, par exemple en de nitrure d’aluminium-gallium AlGaN. Une couche de nucléation, ou couche tampon, comprenant par exemple du nitrure de gallium, est présente entre le substrat porteur et la première couche et permet d’assurer l’adaptation de maille pour la croissance de l’hétérojonction sur le substrat porteur. A des fins de simplification, ces couches ne seront pas représentées sur les figures.
Sur la structure porteuse 2 sont réalisés des composants, ici des transistors, et en particulier ici des transistors à haute mobilité d’électrons (HEMT, pour « High Electron Mobility Transistors », selon l’acronyme anglo-saxon usuel). Ces transistors appartiennent ici à deux étages 3, 4 d’amplification de puissance radiofréquence .
Le dispositif 1 comporte en outre des pistes d’interconnexion qui s’étendent depuis des faces latérales du dispositif 1 et qui sont électriquement connectées aux électrodes des transistors des deux étages 3 et 4. Au sens de l’invention, les faces latérales du dispositif 1 sont entendues comme les faces qui sont orthogonales à la face avant du substrat et correspondent aux lignes de coupe du dispositif 1 préalablement à son individualisation.
Ici, une première piste d’interconnexion 6 s’étend depuis une première face latérale 7 du dispositif 1 vers les composants de façon à aller contacter des lignes de grilles des transistors des deux étages 3 et 4. La première piste d’interconnexion 6 forme, au niveau de la première face latérale 7, une électrode d’entrée pour le dispositif 1.
Une deuxième piste d’interconnexion 8 s’étend depuis une deuxième face latérale 9 du dispositif 1 vers les composants de façon à aller contacter les drains des transistors des deux étages 3 et 4. La deuxième piste d’interconnexion 6 forme, au niveau de la deuxième face latérale 9, une électrode de sortie pour le dispositif 1.
Une troisième piste d’interconnexion connecte les sources des transistors des deux étages à la masse et relie par exemple les différentes sources par une architecture en pont aérien (« Air-bridge », selon le terme anglo-saxon usuel) ou par une architecture en pont sur Benzocylcobutène, ou pont BCB (« BCB-bridge », selon le terme anglo-saxon usuel). Par exemple, le dispositif 1 est ici de type à micro-ruban (« microstrip », selon le terme anglo-saxon usuel) et le plan de masse est réalisé au niveau de la face arrière du substrat (ou face inférieure, opposée à la face avant). Les ponts (aériens ou BCB) sont reliés au plan de masse par des vias traversants (« through-hole via », en langue anglaise).
Divers composants passifs 5 permettent notamment de réaliser des adaptations d’impédance sur les pistes d’interconnexion 6 et 8.
Les pistes d’interconnexion 6 et 8, respectivement au niveau des faces latérales 7 et 9, sont ici exposées à l’environnement extérieur au dispositif 1, notamment à l’humidité, et sont donc susceptibles de s’oxyder. Ce risque est particulièrement important pour la deuxième piste d’interconnexion 8 qui forme ici la borne de sortie de l’amplificateur haute puissante. La densité de courant qui y circule est particulièrement élevée et le champ électromagnétique généré favorise la migration de l’oxydation le long de la deuxième piste d’interconnexion 8 vers le deuxième étage 4 de transistors.
Le dispositif 1 comporte, à proximité de la deuxième face latérale 9, une structure de blocage 11 qui permet d’empêcher la migration de l’oxydation le long de la deuxième piste d’interconnexion 8. De préférence, la structure de blocage 11 est située à une distance des composant passifs 5 supérieure à 200 micromètres.
Ici, la structure de blocage 11 est interposée entre la structure porteuse 2 et la deuxième piste d’interconnexion 8. Elle s’étend ici transversalement à la deuxième piste d’interconnexion 8, d’un bord à l’autre de la deuxième piste d’interconnexion 8 et notamment ici au-delà des bords de la deuxième piste d’interconnexion 8.