Matériaux composites

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Arsène Cardinal
il y a 6 ans
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1 1.Définition : Matériaux composites Les matériaux composites sont des matériaux qui associent deux ou plusieurs matériaux (métalliques, minéraux et organiques), pour obtenir une combinaison de propriétés à partir des ces matériaux.

2 2. Composition: la composition d un matériau composite est à la base d au moins deux composants: le renfort et la matrice, qui doivent être compatibles entre eux, ce qui nécessite l introduction d un agent de liaison à l interface. Renfort compatibilité Matrice Agent de liaison Matériau composite

3 Exemple : Béton armé est matériau composite ; composé de - Béton (mélange : pâte de ciment et granulats) : meilleure résistance à la compression ; - Aciers (armatures) : meilleure résistance à la traction Renfort Aciers Matrice Béton Agent de liaison pâte (le liant; ciment) Effort de compression Matériau composite Béton armé Effort de Traction

4 3. Grandes classes MC: 3. Les grandes Classes des matériaux composites : On distingue, généralement, deux grandes familles 1. Les composites de grande diffusion (GD), est l association renfort fibre de verre (les métaux) résine polyester. Ces composites apportent des propriétés mécaniques intéressantes et ils sont peu coûteux, occupent une large part de marché, 2. Les composites hautes performances (HP), dont les caractéristiques mécaniques spécifiques sont supérieures à celles utilisent dans la composites (GD), généralement on utilise comme renforts les fibres de carbone ou d aramide (kevlar) avec des résines époxydes. Les coûts de ces matériaux sont élevés.

5 4. Composants du MC: 1. Le Renfort : Les renforts sont en générale des fibres qui contribuent à améliorer la résistance mécanique et la rigidité des matériaux composites. Elles constituent une fraction volumique comprise entre 30 et 70 % (rapport du volume de fibres au volume total du composite). Les fibres se présentent sous forme de filaments de plus ou moins grande longueur dont les qualités recherchées sont les suivantes :

6 bonnes caractéristiques mécaniques ; légèreté ; résistance thermique ; compatibilité avec les résines ; adaptabilité aux procédés de mise en oeuvre ; faible prix.

Architectures de renforcement Afin d améliorer les caractéristiques mécaniques des structures en composites, il est nécessaire de jouer sur la architecture des renforts pour apporter une bonne

7 Architectures de renforcement Afin d améliorer les caractéristiques mécaniques des structures en composites, il est nécessaire de jouer sur la architecture des renforts pour apporter une bonne résistante adaptée aux contraintes mécaniques. On rencontre plusieurs architectures du renforts : 1. Unidirectionnelle ; ex. fibres de verres 2. Multidirectionnelle aléatoire ; ex. mat 3. Orientée : ex. comme le tissu 4. Tridimensionnelle;

8 Différents types des fibres : Deux grandes catégories peuvent être distinguées : 1. les fibres à hautes performances : fibres de verre, de carbone, d aramide, ou de bore qui ont une fonction mécanique prépondérante mais il existe également quelques fibres synthétiques qui ont d excellentes propriétés thermiques. 2. les fibres à utilisation particulière : Ce sont des fibres d origine naturelle (bois, coton, papier...) synthétique (polyamide, polyester...) ou métallique.

9 Elles sont employées pour des applications très spéciales telles que revêtement thermique, isolant électrique, élément décoratif. Ces fibres se présentent comme : des ensembles linéaires (fil, mèche) ; des ensembles surfaciques (tissu, mat) ; des ensembles multidimensionnels : tissage à trois dimensions.

10 2. La matrice: La matrice est un matériau soit organique, minérale ou métallique mais le plus souvent organique. Elle a pour rôle de : - Lier les fibres de renforts, - Répartir les contraintes, - Apporter la tenue chimique de la structure, - Donner la forme désirée au produit final.

11 Les deux types de résines qui sont, actuellement, utilisées: - des résines thermodurcissables ; polymères thermodurcissables. (ex. les résines époxy) - des résines thermoplastiques ; polymères thermoplastiques (ex. les polycarbonates)

12 Domaine d application Applications - Production de bateaux, aéronautiques - Revêtements - Bâtiments : façade, articles sanitaires - Travaux public : coffrages - Panneaux sandwiches pour camions isothermes

13 La mise en œuvre des M.C Moulage au contact : Principe Procédé manuel pour la réalisation de pièces à partir de résines thermodurcissables, à température ambiante et sans pression. Les renforts sont déposés sur le moule et imprégnés de résine liquide, accélérée et catalysée. Après durcissement de la résine, la pièce est démoulée.

14 Matières premières Renforts : mats, tissus de fibre de verre, de carbone ou d'aramide (taux de renfort volumique allant jusqu à 35 % dans le cas du verre) Résines : polyesters, époxy, phénoliques, vinylesters Divers : catalyseur, accélérateur, charges, pigments, agent de démoulage, acétone Autre procédés: Moulage par projection simultanée Moulage sous vide Moulage par injection basse pression de résine Etc.

15 Moulage par projection simultanée

16 Moulage sous vide

17 Moulage par injection basse pression de résine

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