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Univ. Paris-Saclay
Elaboration de composites SiC/ZrC par synthèse organométallique et par différentes voies de pyrolyse
Fabien Bouzat
Jeudi 10/12/2015, 10:00-13:00
Université de Limoges

Résumé :

Dans le domaine des matériaux de structure destinés à des applications thermomécaniques sous conditions extrêmes, les carbures de métaux de transition (i.e. titane, zirconium, hafnium) sont de bons candidats étant donné la nature à la fois métallique et covalente de leurs liaisons. En revanche, ces ultraréfractaires voient leurs propriétés s’effondrer en conditions oxydantes. Parmi les céramiques non-oxydes, le carbure de silicium présente quant à lui un excellent comportement à l’oxydation à haute température. Les composites de type SiC/ZrC seraient donc de bons candidats pour des applications à haute température dans des atmosphères oxydantes car ils sont susceptibles de développer des propriétés thermostructurales intéressantes. Cependant, l’élaboration de composites particulaires, avec un bon contrôle de la distribution respective des deux phases carbures au sein de la microstructure, n’est pas parfaitement maîtrisée. Dans le cadre de ce travail, l’approche « Precursor Derived Ceramics » (PDCs) a été choisie car elle permet notamment de moduler la composition du matériau à l’échelle moléculaire en insérant dans un même polymère les éléments Si et Zr qui se retrouvent ainsi distribués de façon homogène. Cette méthode a donc été appliquée au système Si/C/Zr en suivant deux approches de synthèse : la chimie click et l’hydrosilylation. Les polymères multiéléments ainsi obtenus ont été soumis à une pyrolyse en four afin de contrôler la structure des composites SiC/ZrC obtenus. Pour finir, ces polymères ont également été utilisés dans des essais préliminaires de spray pyrolyse laser visant à élaborer les poudres ultrafines homogènes qui serviront par la suite à la mise en forme des pièces composites.

Mots-clés : PDCs ; Chimie click ; Hydrosilylation ; Composites SiC/ZrC ; Spray pyrolyse laser.

 


Development of SiC/ZrC composites by organometallic synthesis and by different pyrolysis routes.

Abstract:

In the field of structural materials for thermomechanical applications under extreme conditions, the transition metal carbides (eg. titanium, zirconium, hafnium) are promising because of the nature of their both metallic and covalent bonds. However, these ultra-high temperatures materials have their properties deteriorated under oxidizing conditions. In contrast; among the non-oxide ceramics, silicon carbide has an excellent oxidation behavior at high temperature. So, the SiC/ZrC composites would be good candidates for high temperature applications under oxidizing atmospheres thanks to their ability to develop interesting thermostructural properties However, the development of particulate composites, with good control of the respective distribution of the two carbides phases in the microstructure is not well mastered. As part of this work, the "Precursor Derived Ceramics" (PDCs) approach was chosen because it allows modulating the composition of the material at the molecular level by inserting into the same polymer the Si and Zr elements which are thus homogeneously distributed. This method has been applied to the Si/C/Zr system following two synthetic approaches: click chemistry and hydrosilylation. Multielement polymers so obtained were pyrolyzed in a furnace in order to control the structure of the resulting SiC/ZrC composite. Finally, these polymers have also been used in the preliminary tests of laser spray pyrolysis to develop homogeneous ultrafine powders that will serve subsequently to the shaping of composite pieces.

Keywords: PDCs, Click chemistry, Hydrosilylation, SiC/ZrC composites, Laser spray pyrolysis.

Contact : Yann LECONTE

 

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