composites, matériaux.

composites, matériaux. 1 PRÉSENTATION composites, matériaux, matériaux constitués de plusieurs composants distincts, et possédant des propriétés qui ne sont pas réunies par l'un des constituants. Les matériaux composites sont notamment utilisés dans l'industrie aérospatiale et automobile, car ils sont légers et résistants, même à de très hautes températures. Ces matériaux sont constitués d'une matrice renforcée par une seconde phase. Selon la microstructure de cette phase, on classe les matériaux composites en trois catégories : les composites à phase dispersée, les composites à particules et les composites à fibres. 2 COMPOSITES À PHASE DISPERSÉE Les composites à phase dispersée possèdent une phase constituée d'une fine dispersion de particules dures, de taille inférieure au dixième de micron. Ces particules sont généralement des oxydes, des carbures ou des borures ; elles sont noyées dans une matrice ductile, généralement métallique. Cette matrice supporte la majorité de la charge ; la fine dispersion a pour but de diminuer la capacité des déformations matricielles. Ces composites, encore peu employés dans l'industrie, sont fabriqués grâce aux techniques de métallurgie des poudres. Leur résistance et leur stabilité à très haute température sont leur principal intérêt. 3 COMPOSITES À PARTICULES La structure de ces composites est similaire à celle des composites à phase dispersée, mais les particules noyées dans la matrice sont ici de taille supérieure au micron. Ce sont en général des particules cubiques centrées qui renforcent des matrices cubiques à faces centrées. La matrice ne supporte cette fois qu'une partie de la charge, contrairement aux composites à phase dispersée. Dans cette catégorie de composites, on trouve les cermets (particules céramiques et matrice métallique), les plastiques armés, ou encore les mélanges de métaux. Les composites à particules sont obtenus par les techniques de métallurgie des poudres. Ces matériaux présentent de nombreux avantages en dehors de leur résistance et ont par conséquent de nombreuses applications dans l'industrie : tuyères de fusée, outils de coupe et de forage, contacts électriques, écrans antiradiation, etc. 4 COMPOSITES À FIBRES 4.1 Constitution Le concept de renforcement par fibres est tout à fait différent de celui des deux types précédents de composites. Le but n'est pas d'entraver directement le mouvement des dislocations matricielles, mais plutôt d'utiliser la plasticité de la matrice pour transférer la contrainte aux fibres. Les composites à fibres représentent les composites les plus performants, en raison de leur grande résistance et de leur bonne ténacité (très peu de sensibilité à l'entaille). Les matrices sont de nature organique (résines polyesters ou époxydes), céramique (carbone) ou métallique. Les fibres peuvent être métalliques ou céramiques. Parmi ces dernières, les fibres de verre sont très employées, même si elles présentent certains inconvénients : corrosion en présence d'humidité, module d'élasticité relativement faible et température maximale d'utilisation peu élevée. Les fibres peuvent être continues ou discontinues. Dans ce dernier cas, on utilise des fibres présentant un rapport longueur/diamètre élevé, si l'on désire un composite à fibres performant. 4.2 Obtention Les procédés de fabrication des composites à fibres sont surtout déterminés par le type de la matrice. Les composites à matrice organique, qui constituent les composites à fibres les plus répandus, sont obtenus par préimprégnation des fibres dans la résine, suivie d'un traitement de polymérisation effectué ou non sous charge. Les composites à matrice métallique sont élaborés suivant différentes techniques, comme le frittage sous charge ou le dépôt électrolytique suivi d'un pressage à chaud. 4.3 Utilisations Les composites à fibres présentent des caractéristiques particulièrement intéressantes pour l'industrie. Les composites à matrice métallique conservent d'excellentes propriétés mécaniques à haute température, c'est pourquoi on les utilise notamment dans des aubes de compresseur pour étages chauds de réacteurs. À l'avenir, ce type de composite pourrait remplacer le titane dans le fuselage et les ailes des avions supersoniques. À très haute température, on préfère les composites à matrice et à fibres de carbone, en particulier dans les nez de fusées intercontinentales. Mais les composites à fibres les plus employés restent les composites à matrice organique, qui possèdent une souplesse d'élaboration et de réparation, ainsi qu'une excellente isolation thermique. Ils sont utilisés à température ambiante en aéronautique, en médecine (prothèses), ou dans la fabrication d'articles de sport (raquettes de tennis, skis). Les propriétés des composites à fibres sont remarquables, mais souvent anisotropes. Autrement dit, le matériau ne présente pas les mêmes propriétés selon les directions de l'espace. En outre, tous les matériaux composites sont délicats à mettre en oeuvre, et donc coûteux. L'avenir de ces matériaux dépendra donc du développement de leurs techniques de fabrication. Voir aussi Matériaux, science et technologie des ; Plastiques, matières Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.