FR3016305A1 - COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE BY HOMOGENEOUS NUCLEATION - Google Patents

COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE BY HOMOGENEOUS NUCLEATION Download PDF

Info

Publication number
FR3016305A1
FR3016305A1 FR1450183A FR1450183A FR3016305A1 FR 3016305 A1 FR3016305 A1 FR 3016305A1 FR 1450183 A FR1450183 A FR 1450183A FR 1450183 A FR1450183 A FR 1450183A FR 3016305 A1 FR3016305 A1 FR 3016305A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
substrate
carbon
fluid
tetramethylsilane
macropores
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1450183A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3016305B1 (en
Inventor
Laurence Maille
Alain Guette
Petitcorps Yann K Le
Jerome O Roger
Bernard Reignier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Safran Ceramics SA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Herakles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Herakles SA filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR1450183A priority Critical patent/FR3016305B1/en
Publication of FR3016305A1 publication Critical patent/FR3016305A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3016305B1 publication Critical patent/FR3016305B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/571Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained from Si-containing polymer precursors or organosilicon monomers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83Carbon fibres in a carbon matrix
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26Deposition of carbon only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32Carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32Carbides
    • C23C16/325Silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45557Pulsed pressure or control pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/48Organic compounds becoming part of a ceramic after heat treatment, e.g. carbonising phenol resins
    • C04B2235/483Si-containing organic compounds, e.g. silicone resins, (poly)silanes, (poly)siloxanes or (poly)silazanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208Fibers
    • C04B2235/5216Inorganic
    • C04B2235/524Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5244Silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/614Gas infiltration of green bodies or pre-forms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/616Liquid infiltration of green bodies or pre-forms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de comblement de macropores d'un substrat fibreux poreux par formation de grains de carbone caractérisé en ce qu'une composition fluide contenant du tétraméthylsilane et un fluide de dilution est diffusée au sein du substrat dans des conditions de température comprise entre 650 et 1100°C et sous pression avec une pression initiale inférieure à la pression critique du tétraméthylsilane et du fluide de dilution, avantageusement inférieure ou égale à 2 MPa, et permettant de maintenir le tétraméthylsilane et le fluide de dilution à l'état souscritique et de provoquer spontanément une nucléation en phase homogène au sein des macropores du substrat à partir du tétraméthylsilane pour former directement les grains de carbone.The present invention relates to a process for filling macropores of a porous fibrous substrate by forming carbon grains, characterized in that a fluid composition containing tetramethylsilane and a dilution fluid is diffused within the substrate under conditions of temperature comprised between between 650 and 1100 ° C and under pressure with an initial pressure lower than the critical pressure of tetramethylsilane and the dilution fluid, preferably less than or equal to 2 MPa, and for maintaining the tetramethylsilane and the dilution fluid in the subcritical state and spontaneously initiating uniform phase nucleation within the macropores of the substrate from tetramethylsilane to directly form the carbon grains.

Description

La présente invention concerne le comblement des macropores d'un substrat fibreux poreux par formation de grains de carbone. Cette formation a donc lieu au coeur de la porosité et non à la surface du substrat. Elle utilise une composition fluide contenant du tétraméthylsilane et un fluide de dilution, l'ensemble étant maintenu en conditions de pression souscritiques. Plus particulièrement, l'invention vise la réalisation de pièces en matériau composite thermostructural comportant des renforts en fibres réfractaires (carbone ou céramique) densifiés par une matrice réfractaire (carbone ou céramique) dont les macropores sont comblés par des grains de carbone. Des matériaux thermostructuraux typiques sont les matériaux composites carbone/carbone, notés C/C (fibres et matrice en carbone), et les matériaux composites à matrice céramique, ou CMC. Ils possèdent les propriétés mécaniques requises pour constituer des éléments de structure et ont la capacité de conserver ces propriétés aux températures élevées. Les procédés d'infiltration chimique en phase gazeuse, ou procédés CVI ("Chemical Vapour Infiltration") sont bien connus et utilisés couramment pour densifier des substrats poreux par un matériau solide. Les substrats à densifier sont placés dans un four dans lequel est injectée une phase gazeuse réactionnelle qui, dans des conditions de température et de pression déterminées, permet de former directement le dépôt solide souhaité sur le substrat fibreux chauffé par décomposition de la phase gazeuse réactionnelle ou par réaction entre plusieurs de ses constituants.The present invention relates to the filling of macropores of a porous fibrous substrate by formation of carbon grains. This formation therefore takes place at the heart of the porosity and not at the surface of the substrate. It uses a fluid composition containing tetramethylsilane and a dilution fluid, the whole being maintained under subcritical pressure conditions. More particularly, the invention relates to the production of thermostructural composite material parts comprising reinforcements refractory fibers (carbon or ceramic) densified by a refractory matrix (carbon or ceramic) whose macropores are filled with carbon grains. Typical thermostructural materials are carbon / carbon composite materials, denoted C / C (carbon fibers and matrix), and ceramic matrix composite materials, or CMCs. They possess the mechanical properties required to form structural elements and have the ability to retain these properties at high temperatures. Chemical vapor infiltration (CVI) processes are well known and commonly used to densify porous substrates with a solid material. The substrates to be densified are placed in an oven into which a gaseous reaction phase is injected which, under conditions of determined temperature and pressure, makes it possible to directly form the desired solid deposit on the heated fibrous substrate by decomposition of the reaction gas phase or by reaction between several of its constituents.

Les procédés CVI, notamment pour la formation de matrice en carbone ou en céramique, sont généralement mis en oeuvre à une température voisine 900°C et à au plus 1100°C et sous une pression réduite inférieure à 100 kPa, typiquement comprise entre 1 kPa et 50 kPa. En effet, une faible pression est préconisée pour favoriser la diffusion de la phase gazeuse au coeur des préformes fibreuses et éviter une trop rapide obturation de la porosité de surface empêchant la poursuite de la densification au coeur des substrats poreux et se traduisant par un fort gradient de densification au sein des substrats. Ceci entraîne une durée de 5 fabrication importante des pièces en CMC et rend le procédé coûteux. Généralement des usinages sont nécessaires afin de réouvrir la porosité de périphérie et permettre un accès des gaz à coeur. En tout état de cause, la densification matricielle est stoppée lorsque la porosité atteint une valeur proche de 10% à 15% (due en particulier à la présence de 10 macropores). Ainsi donc ce procédé long et coûteux ne permet pas le comblement total des macropores. Il est également connu d'utiliser des procédés de densification par voie barbotine ou céramique ou sol-gel. Ce procédé consiste à imprégner les préformes fibreuses par une barbotine ou un sol (mélange de particules 15 de dimension (sub-)micrométrique de céramique, d'ajouts de frittage et de solvants liquides) puis à sécher et à fritter l'ensemble à 1600-1800°C généralement sous pression. Ce procédé est réservé aux composites unidirectionnels en raison notamment du retrait de la matrice pendant le frittage. Certains des ajouts peuvent s'avérer néfastes aux propriétés 20 finales du matériau. De plus, l'élaboration de xérogel de carbone utilise des produits classés CMR (Cancérigène, Mutagène, toxique pour la Reproduction), ce qui rend difficile la production industrielle. Un procédé hybride barbotine/CVI combinant la voie barbotine (sans ajout de frittage) et la voie gazeuse peut sembler être une solution intéressante. 25 Après imprégnation de la préforme fibreuse par la barbotine, l'infiltration par CVI classique du composite cru permettrait ensuite de densifier la matrice. Cependant la grande compacité d'une poudre (sub-)micrométrique agglomérée est un frein à une bonne infiltration. Le coeur du cru se densifie mal en raison de la fermeture prématurée de la porosité en périphérie du cru. Les espèces réactives parviennent difficilement dans les petits pores et leur concentration diminue très rapidement de la périphérie vers le coeur ce qui y ralentit fortement, puis empêche la croissance de la couche de consolidation. Ainsi donc ce procédé ne permet pas le comblement des macropores. En remplaçant la CVI classique par la CVI pulsée, il est possible de consolider des poudres micrométriques (4-5 pm) formant un compact cru d'épaisseur millimétrique. La purge et le remplissage du compact cru permettent d'abaisser périodiquement le gradient de concentration naturel des espèces gazeuses entre coeur et périphérie. Mais la faisabilité n'a pas été rapportée pour des poudres sub-micrométriques et le procédé semble difficilement industrialisable. L'utilisation d'un fluide à l'état supercritique dans un processus de densification d'un substrat poreux est décrite dans l'art antérieur. Le document US 4 552 786 divulgue un procédé de densification d'un substrat céramique poreux comprenant la mise en solution d'un précurseur de céramique dans un fluide (propane) qui est porté à l'état supercritique pour pénétrer avec le précurseur dans la porosité du substrat, et la libération du précurseur liquide au sein de cette porosité par retour vers des conditions non-supercritiques qui s'accompagne d'une diminution du pouvoir de dilution du propane. La transformation du précurseur liquide en céramique est ensuite réalisée par traitement thermique. Il s'agit donc en fait d'un processus de densification par voie liquide, i.e. le fluide à l'état supercritique n'étant utilisé que pour faire pénétrer le précurseur liquide dans le substrat poreux. Le document CN 1377855A divulgue un procédé similaire dans lequel des charges solides (carbone ou carbure de silicium) sont ajoutées au précurseur liquide de céramique pour réduire la durée de densification du substrat. Les documents US 5 789 027 et US 6 689 700 décrivent des procédés de formation de dépôts solides sur une surface par dissolution d'un précurseur du matériau à déposer dans un solvant à l'état supercritique. L'exposition du substrat à cette solution dans des conditions où le précurseur est à l'état stable, et introduction dans la solution d'un agent de réaction pour déclencher une réaction chimique impliquant le précurseur et provoquant le dépôt du matériau sur la surface du substrat. L'application visée est la réalisation d'un dépôt sur des substrats de films en métal, oxyde métallique ou semi-conducteur. Un processus de ce type est envisagé dans le document US 5 789 027 pour déposer aussi un matériau dans un substrat microporeux ou nanoporeux, mais sans description précise d'une mise en oeuvre. On note que le substrat est maintenu à une température relativement basse, environ 200°C, qui peut être suffisante pour assurer une polymérisation mais trop basse pour permettre la formation de céramique ou de carbone. Le comblement des macropores d'un substrat poreux de type fibreux, donc macroporeux (à savoir une taille de pores de quelques dizaines à quelques centaines de microns jusqu'à quelques mm) n'est pas envisagé dans ces deux derniers documents. Le dépôt d'un matériau dans un substrat microporeux (dimension de pores de l'ordre du micron) ou nanoporeux (dimension de pores de quelques nanomètres à quelques centaines de nanomètres) n'est réalisé que sur une profondeur limitée, proche de la surface. On note à ce propos que le document US 6 689 700 décrit l'utilisation de la photolyse qui ne peut se produire qu'en surface. En outre, ce procédé connu impose des conditions dans lesquelles le précurseur reste stable jusqu'à l'initiation du dépôt résultant de l'introduction d'un agent de réaction, c'est-à-dire qu'il impose une limite de la température du substrat à au plus 250°C, voire 300°C. De plus, une introduction séparée d'un agent de réaction doit être prévue.The CVI processes, in particular for the formation of carbon or ceramic matrix, are generally carried out at a temperature of about 900 ° C. and at most 1100 ° C. and under a reduced pressure of less than 100 kPa, typically between 1 kPa. and 50 kPa. Indeed, a low pressure is recommended to promote the diffusion of the gaseous phase in the core of the fibrous preforms and to avoid too fast sealing of the surface porosity preventing further densification in the core of the porous substrates and resulting in a strong gradient densification within the substrates. This results in a significant manufacturing time for CMC parts and makes the process expensive. Generally machining is necessary to reopen the periphery porosity and allow access to the gases at heart. In any case, the matrix densification is stopped when the porosity reaches a value close to 10% to 15% (due in particular to the presence of macropores). Thus, this long and expensive process does not allow the total filling of the macropores. It is also known to use densification methods slip or ceramic or sol-gel. This process consists in impregnating the fibrous preforms with a slip or a sol (mixture of particles of (sub-) micrometric ceramic size, sintering additions and liquid solvents) and then drying and sintering the assembly at 1600. -1800 ° C generally under pressure. This method is reserved for unidirectional composites, in particular because of the removal of the matrix during sintering. Some of the additions may be detrimental to the ultimate properties of the material. In addition, the development of carbon xerogel uses products classified CMR (carcinogenic, mutagenic, toxic for the reproduction), which makes difficult the industrial production. A hybrid slip / CVI process combining the slip route (without the addition of sintering) and the gaseous route may appear to be an interesting solution. After impregnation of the fibrous preform with the slip, the conventional CVI infiltration of the green composite would then allow the matrix to be densified. However, the high compactness of an (sub-) micrometric agglomerated powder is a barrier to good infiltration. The heart of the vintage is densified badly because of the premature closure of the porosity on the periphery of the vintage. The reactive species hardly reach the small pores and their concentration decreases very rapidly from the periphery to the heart which slows down strongly and then prevents the growth of the consolidation layer. Thus, this method does not allow the filling of macropores. By replacing the classical CVI with the pulsed CVI, it is possible to consolidate micrometric powders (4-5 μm) forming a raw compact of millimeter thickness. The purge and the filling of the raw compact allow to periodically lower the natural concentration gradient of the gaseous species between core and periphery. But the feasibility has not been reported for sub-micron powders and the process seems difficult to industrialize. The use of a fluid in the supercritical state in a process of densification of a porous substrate is described in the prior art. US 4,552,786 discloses a method of densifying a porous ceramic substrate comprising dissolving a ceramic precursor in a fluid (propane) which is brought to the supercritical state to penetrate with the precursor in the porosity of the substrate, and the release of the liquid precursor within this porosity back to non-supercritical conditions which is accompanied by a decrease in the propane dilution power. The transformation of the liquid precursor into ceramic is then carried out by heat treatment. It is therefore in fact a process of densification by liquid way, i.e the fluid in the supercritical state being used only to make penetrate the liquid precursor in the porous substrate. CN 1377855A discloses a similar method in which solid charges (carbon or silicon carbide) are added to the ceramic liquid precursor to reduce the densification time of the substrate. US 5,789,027 and US 6,689,700 disclose methods of forming solid deposits on a surface by dissolving a precursor of the material to be deposited in a solvent in the supercritical state. Exposing the substrate to this solution under conditions where the precursor is in a stable state, and introducing into the solution a reaction agent to trigger a chemical reaction involving the precursor and causing the deposition of the material on the surface of the precursor. substrate. The intended application is the production of a deposit on substrates of metal, metal oxide or semiconductor films. A process of this type is contemplated in US 5,789,027 to also deposit a material in a microporous or nanoporous substrate, but without a precise description of an implementation. Note that the substrate is maintained at a relatively low temperature, about 200 ° C, which may be sufficient to provide polymerization but too low to allow the formation of ceramic or carbon. The filling of the macropores of a porous fibrous-type substrate, thus macroporous (namely a pore size of a few tens to a few hundred microns up to a few mm), is not envisaged in these two last documents. The deposition of a material in a microporous substrate (pore size of the order of one micron) or nanoporous (pore size of a few nanometers to a few hundred nanometers) is only performed on a limited depth, close to the surface . It is noted in this regard that US 6,689,700 describes the use of photolysis which can occur only on the surface. In addition, this known process imposes conditions in which the precursor remains stable until the initiation of the deposit resulting from the introduction of a reaction agent, that is to say that it imposes a limit of substrate temperature at at most 250 ° C or 300 ° C. In addition, separate introduction of a reaction agent should be provided.

Les techniques citées ci-dessus, comblent donc difficilement les macroporosités d'une préforme fibreuse. Il est possible de faire pénétrer des poudres dans les porosités de la préforme, par une aspiration de poudres submicroniques (APS), ou par électrophorèse. Ces poudres n'étant pas liées entre elles, il est nécessaire de poursuivre la densification par CVI ou RMI (Reactive Melt Infiltration), d'infiltrer un polymère précéramique ou de fritter ces poudres à haute température, ... Cependant, le taux de porosités après densification de ces matériaux reste non négligeable.The techniques mentioned above, therefore hardly fill the macropores of a fibrous preform. It is possible to penetrate powders in the pores of the preform, by suction of submicron powders (APS), or electrophoresis. These powders are not bonded together, it is necessary to continue densification by CVI or RMI (Reactive Melt Infiltration), to infiltrate a preceramic polymer or to sinter these powders at high temperature, ... However, the rate of porosity after densification of these materials remains significant.

Il est également connu d'après la demande W02007/0038013 de densifier de façon rapide un substrat poreux par formation d'un dépôt solide au sein de la porosité du substrat. Ce procédé utilise une composition fluide diffusée au sein du substrat et contenant un fluide réactif précurseur du matériau constitutif du dépôt solide de matrice à former, éventuellement en mélange avec un fluide de dilution, le fluide précurseur et/ou le fluide de dilution se trouvant à l'état supercritique lors de la mise en oeuvre du procédé et ce procédé permettant de former spontanément et directement le dépôt solide de matrice réfractaire au sein du substrat à partir du fluide réactif précurseur. Toutefois outre le fait que le fluide de dilution et/ou le fluide précurseur se trouve dans des conditions supercritiques, le procédé décrit dans ce document privilégie un dépôt continu autour de chaque fibre et cherche à éviter la formation de poudre par nucléation en phase homogène afin d'éviter de gêner l'accès à la porosité interne du substrat (page 6 lignes 30 - 32 et page 16 ligne 34 - page 17 ligne 2). Dans les seuls exemples dans lequel le tétraméthylsilane (TMS) est utilisé (exemples 5 et 6), la pression initiale du mélange TMS + fluide de dilution (azote) est fixée à 4MPa ou 4,1 MPa et donc le fluide de dilution se trouve à l'état supercritique. Ces conditions privilégient la formation de carbure de silicium sous forme de dépôt continu sur les fibres et ne permettent pas le comblement des macropores par formation de grains de carbone. L'homme du métier n'est donc pas incité à la lecture de ce document à modifier les conditions de pression initiale lors de la mise en oeuvre du procédé, puisqu'au contraire on le lui déconseille pour éviter de boucher la porosité externe et donc d'empêcher le TMS d'atteindre le coeur du substrat. Il existe donc un besoin de trouver un nouveau procédé, rapide, peu couteux, industrialisable qui permette le comblement des macropores sans boucher de façon prématurée la porosité externe du substrat. Or les inventeurs ont découvert de façon surprenante qu'il était possible de combler presque totalement les macropores du substrat sans boucher de façon prématurée la porosité externe du substrat en utilisant des conditions de pression initiale et de température bien particulière dans lesquels le TMS et le fluide de dilution se trouvent à l'état souscritique. En outre ce comblement se fait à l'aide de grains de carbone en particulier de nodules (grains ayant une forme sphérique), grâce à la nucléation en phase homogène. Ce procédé est rapide : en moins d'une heure, il est possible de densifier une préforme fibreuse sur plusieurs millimètres de profondeur et d'en combler ses macropores. Ce procédé est donc en raison de ses divers avantages moins coûteux, plus rapide et industrialisable. En outre, il ne nécessite pas l'utilisation des produits classés CMR, ni de dispersant ni de réaliser une mise en suspension de poudres dans un liquide.It is also known from application WO2007 / 0038013 to rapidly densify a porous substrate by forming a solid deposit within the porosity of the substrate. This method uses a fluid composition diffused within the substrate and containing a precursor reactive fluid of the material constituting the solid matrix deposition to be formed, possibly in admixture with a dilution fluid, the precursor fluid and / or the dilution fluid being the supercritical state during the implementation of the method and this method for spontaneously and directly forming the solid deposit of refractory matrix within the substrate from the precursor reactive fluid. However, in addition to the fact that the dilution fluid and / or the precursor fluid is in supercritical conditions, the method described in this document favors a continuous deposit around each fiber and seeks to avoid the formation of powder by nucleation in homogeneous phase so avoid disturbing the access to the internal porosity of the substrate (page 6 lines 30 - 32 and page 16 line 34 - page 17 line 2). In the only examples in which tetramethylsilane (TMS) is used (Examples 5 and 6), the initial pressure of the TMS + dilution fluid (nitrogen) mixture is set at 4 MPa or 4.1 MPa and thus the dilution fluid is in the supercritical state. These conditions favor the formation of silicon carbide in the form of continuous deposit on the fibers and do not allow the filling of macropores by formation of carbon grains. The person skilled in the art is therefore not encouraged to read this document to modify the initial pressure conditions during the implementation of the process, since on the contrary it is not recommended to avoid clogging the external porosity and therefore to prevent the TMS from reaching the core of the substrate. There is therefore a need to find a new process, fast, inexpensive, industrializable that allows the filling of macropores without prematurely plugging the external porosity of the substrate. However, the inventors have surprisingly discovered that it is possible to fill almost completely the macropores of the substrate without prematurely plugging the external porosity of the substrate using conditions of initial pressure and very specific temperature in which the TMS and the fluid are in the subcritical state. In addition, this filling is done using carbon grains, in particular nodules (grains having a spherical shape), thanks to nucleation in homogeneous phase. This process is fast: in less than an hour, it is possible to densify a fibrous preform several millimeters deep and fill in its macropores. This process is therefore due to its various advantages less expensive, faster and industrializable. In addition, it does not require the use of products classified CMR, nor dispersant nor to suspend suspension of powders in a liquid.

Par ailleurs ce procédé présente l'avantage de ne nécessiter quasiment aucun traitement des effluents puisque le TMS est presque totalement transformé lors du procédé, soit en méthane, soit en hydrogène, plus faciles à retraiter. Ce procédé est donc industriellement plus écologique et plus économique.Moreover, this process has the advantage of requiring virtually no effluent treatment since the TMS is almost completely transformed during the process, either methane or hydrogen, easier to reprocess. This process is therefore industrially more ecological and more economical.

La présente invention concerne donc un procédé de comblement de macropores d'un substrat fibreux poreux par formation de grains de carbone caractérisé en ce qu'une composition fluide contenant du tétraméthylsilane et un fluide de dilution (avantageusement la composition fluide est constituée par le TMS et le fluide de dilution) est diffusée au sein du substrat dans des conditions de température comprise entre 650 et 1100°C, et sous pression avec une pression initiale inférieure à la pression critique du tétraméthylsilane et du fluide de dilution et permettant de maintenir le tétraméthylsilane et le fluide de dilution à l'état souscritique et de provoquer spontanément une nucléation en phase homogène au sein des macropores du substrat à partir du tétraméthylsilane pour former directement les grains de carbone.The present invention therefore relates to a process for filling macropores of a porous fibrous substrate by formation of carbon grains, characterized in that a fluid composition containing tetramethylsilane and a dilution fluid (advantageously the fluid composition is constituted by TMS and the dilution fluid) is diffused within the substrate under conditions of temperature between 650 and 1100 ° C, and under pressure with an initial pressure lower than the critical pressure of the tetramethylsilane and the dilution fluid and to maintain the tetramethylsilane and the dilution fluid in the subcritical state and to spontaneously cause nucleation in homogeneous phase within the macropores of the substrate from tetramethylsilane to directly form the carbon grains.

Au sens de la présente invention, on entend par « pression initiale », la pression qui est utilisée au début du procédé. En effet, au cours du procédé la pression peut augmenter spontanément en raison (i) de l'accroissement de la température et (ii) de la production par exemple de dihydrogène ou d'autres gaz tel que le méthane, lors de la mise en en oeuvre du procédé. Au sens de la présente invention, on entend par «état souscritique du fluide de dilution et du TMS» tout état dans lequel ni le fluide de dilution ni le TMS ne se trouvent à l'état supercritique. Ainsi ni le fluide de dilution, ni le TMS ne sont comprimés à une pression au-delà de leurs pressions critiques (Pc). La pression est donc choisie en fonction de la pression critique (Pc) du fluide de dilution et du TMS. La pression critique du TMS est de 2,8MPa et celle de l'azote est de 3,4MPa. Donc la pression doit toujours être inférieure à 2,8MPa. Toutefois, dans le cadre du procédé selon la présente invention, la pression doit quand même être supérieure à la pression atmosphérique, le procédé étant mis en oeuvre sous pression. Avantageusement elle est inférieure ou égale à 2 MPa, plus avantageusement comprise entre 0,8 et 2MPa, en particulier comprise entre 0,8 et 1,5MPa, plus particulièrement d'environ 1MPa.For the purposes of the present invention, the term "initial pressure", the pressure that is used at the beginning of the process. Indeed, during the process the pressure can increase spontaneously due to (i) the increase in temperature and (ii) the production for example of hydrogen or other gases such as methane, when setting up implementation of the method. For the purposes of the present invention, the term "subcritical state of the dilution fluid and TMS" any state in which neither the dilution fluid nor the TMS are in the supercritical state. Thus, neither the dilution fluid nor the TMS are compressed at a pressure beyond their critical pressures (Pc). The pressure is therefore chosen as a function of the critical pressure (Pc) of the dilution fluid and the TMS. The critical pressure of TMS is 2.8 MPa and that of nitrogen is 3.4 MPa. So the pressure must always be less than 2.8 MPa. However, in the context of the process according to the present invention, the pressure must still be greater than atmospheric pressure, the process being carried out under pressure. Advantageously it is less than or equal to 2 MPa, more advantageously between 0.8 and 2 MPa, in particular between 0.8 and 1.5 MPa, more particularly about 1 MPa.

Par ailleurs dans le cadre du procédé selon la présente invention, la température doit être choisie à une valeur suffisante pour permettre la réaction chimique spontanée de dépôt de grains de carbone à partir du TMS. Ainsi la température est comprise entre 650 et 1100°C, avantageusement entre 700 et 1100°C, en particulier entre 750°C et 1000°C. Cette température est celle mesurée au coeur du substrat. En particulier, il est nécessaire de maintenir un gradient de température entre le coeur du substrat et sa périphérie, ce qui permet d'éviter de combler les pores à la périphérie avant ceux présents au coeur du substrat. Ces conditions de température et de pression permettent de maintenir le TMS et le fluide de dilution sous pression mais à l'état souscritique et de provoquer spontanément une nucléation en phase homogène au sein des macropores du substrat et la croissance de grains de carbone. Ces paramètres sont donc maîtrisés pour obtenir une telle nucléation et privilégient la formation de grains de carbone. En effet les grains obtenus par le procédé sont essentiellement constitués de carbone, mais ils peuvent parfois contenir un peu de carbure de silicium, mais en proportions bien plus faibles que le carbone. Ainsi, selon les conditions de pression et de température utilisées, le procédé selon la présente invention permet de combler les macropores avec des grains de carbone seuls, ou avec des grains contenant un mélange de carbone et de carbure de silicium, la proportion en carbone des grains étant toujours bien supérieure à celle en carbure de silicium. Dans tous les cas, on parlera de grains de carbone au sens de la présente invention, même si la composition de ces grains contient un peu de silicium (probablement sous forme de carbures). Les grains de carbone ont en général un diamètre moyen de quelques micromètres, par exemple entre 1 et 2 dam, mesurée par Microscopie électronique à balayage (MEB). La présence de carbure de silicium dans la composition des grains ne change pas leurs dimensions.Moreover, in the context of the process according to the present invention, the temperature must be chosen at a value sufficient to allow the spontaneous chemical reaction of deposition of carbon grains from the TMS. Thus, the temperature is between 650 and 1100 ° C., advantageously between 700 and 1100 ° C., in particular between 750 ° C. and 1000 ° C. This temperature is that measured at the heart of the substrate. In particular, it is necessary to maintain a temperature gradient between the core of the substrate and its periphery, which makes it possible to avoid filling the pores at the periphery before those present in the core of the substrate. These temperature and pressure conditions make it possible to maintain the TMS and the dilution fluid under pressure but in the subcritical state and to spontaneously cause nucleation in homogeneous phase within the macropores of the substrate and the growth of carbon grains. These parameters are therefore controlled to obtain such a nucleation and favor the formation of carbon grains. Indeed the grains obtained by the process consist essentially of carbon, but they can sometimes contain a little silicon carbide, but in proportions much lower than carbon. Thus, depending on the pressure and temperature conditions used, the process according to the present invention makes it possible to fill the macropores with carbon grains alone, or with grains containing a mixture of carbon and silicon carbide, the proportion of carbon of the grain being always much greater than that of silicon carbide. In all cases, we will speak of carbon grains within the meaning of the present invention, even if the composition of these grains contains a little silicon (probably in the form of carbides). The carbon grains generally have an average diameter of a few micrometers, for example between 1 and 2 amps, measured by scanning electron microscopy (SEM). The presence of silicon carbide in the grain composition does not change their dimensions.

Dans tous les cas, avantageusement, les grains (de carbone ou de carbone + carbure de silicium) ne forment pas une mousse. Il s'agit donc d'une phase discontinue. Au sens de la présente invention, on entend par « fluide de dilution », tout fluide qui ne participe pas à la réaction chimique de formation des grains de carbone. Ainsi, avantageusement le fluide de dilution est neutre chimiquement vis-à-vis de la formation des grains de carbone, et en particulier est choisi parmi les gaz inertes de l'atmosphère, tel que par exemple l'azote et l'argon, plus particulièrement l'azote. Le taux molaire initial du fluide de dilution dans la composition peut-être 15 choisi relativement élevé, par exemple jusqu'à 90% voire plus, avantageusement jusqu'à 98% ou 99%. Au sens de la présente invention, on entend par « macropores » des pores dont le diamètre moyen est supérieur à 50 nanomètres. Le diamètre de 20 ces pores peut même être supérieur à 200pm, ou même être de l'ordre de quelques mm. Ces macropores sont en général présents dans les composites au croisement entre les fibres. Dans un mode de réalisation particulier, le substrat fibreux poreux est formé à partir de fibres de carbone ou de céramique, avantageusement de 25 fibres de carbone. Le procédé selon la présente invention peut être également mis en oeuvre sur un substrat mis en forme, par exemple qui constitue une préforme fibreuse, en particulier dont la forme est voisine de celle d'une pièce en matériau composite à réaliser. Plus particulièrement le substrat fibreux poreux est une préforme en fibres de carbone. Ce substrat fibreux poreux peut en outre être réfractaire. Le substrat peut être consolidé avant la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. La consolidation consiste en une densification partielle limitée du substrat, suffisante pour lier les fibres entre elles de sorte que le substrat peut être manipulé tout en conservant sa forme sans l'aide d'outillage de maintien. La consolidation par densification partielle peut-être réalisée par voie liquide, comme connu en soi. Dans un autre mode de réalisation particulier, le substrat fibreux poreux n'est pas conducteur électrique. Ceci est particulièrement avantageux, contrairement au substrat décrit dans la demande de brevet W02007/003813. Le substrat fibreux poreux selon la présente invention comprend des macropores que l'on doit combler. Dans un mode de réalisation avantageux du procédé selon la présente invention ce substrat dont les macropores sont à combler présente une porosité ouverte, mesurée par pycnométrie à l'hélium ou par un porosimètre au mercure, d'au plus 80 %. Il est donc possible de combler les macropores des substrats fibreux très poreux, par exemple ayant une porosité ouverte comprise entre 70 et 80%. Au sens de la présente invention, on entend par « porosité ouverte » du substrat des pores qui communiquent entre eux et avec l'extérieur par des canaux, ce qui permet la circulation des fluides (à condition que la taille des molécules qui composent le fluide soit inférieure à la taille des pores).In all cases, advantageously, the grains (carbon or carbon + silicon carbide) do not form a foam. It is therefore a discontinuous phase. For the purposes of the present invention, the term "dilution fluid", any fluid that does not participate in the chemical reaction of formation of carbon grains. Thus, advantageously the dilution fluid is chemically neutral vis-à-vis the formation of carbon grains, and in particular is selected from the inert gases of the atmosphere, such as for example nitrogen and argon, more particularly nitrogen. The initial molar level of the dilution fluid in the composition may be relatively high, for example up to 90% or more, advantageously up to 98% or 99%. For the purposes of the present invention, the term "macropores" means pores whose average diameter is greater than 50 nanometers. The diameter of these pores may even be greater than 200 μm, or even be of the order of a few mm. These macropores are generally present in the composites at the cross between the fibers. In a particular embodiment, the porous fibrous substrate is formed from carbon or ceramic fibers, preferably carbon fibers. The method according to the present invention may also be implemented on a shaped substrate, for example which constitutes a fibrous preform, in particular whose shape is close to that of a piece of composite material to be produced. More particularly, the porous fibrous substrate is a carbon fiber preform. This porous fibrous substrate may also be refractory. The substrate can be consolidated before carrying out the process according to the present invention. The consolidation consists of a limited partial densification of the substrate, sufficient to bind the fibers together so that the substrate can be manipulated while retaining its shape without the aid of holding tools. Consolidation by partial densification can be carried out by liquid, as known per se. In another particular embodiment, the porous fibrous substrate is not electrically conductive. This is particularly advantageous, unlike the substrate described in the patent application WO2007 / 003813. The porous fibrous substrate according to the present invention comprises macropores which must be filled. In an advantageous embodiment of the process according to the present invention, this substrate whose macropores are to be filled has an open porosity, measured by helium pycnometry or by a mercury porosimeter, of at most 80%. It is therefore possible to fill the macropores of very porous fibrous substrates, for example having an open porosity of between 70 and 80%. For the purposes of the present invention, the term "open porosity" of the substrate is understood to mean pores which communicate with each other and with the outside via channels, which allows the circulation of fluids (provided that the size of the molecules that make up the fluid less than the pore size).

La réalisation de mesures de la porosité ouverte d'un substrat par pycnométrie à l'hélium ou par un porosimètre au mercure est bien connue de l'homme du métier.The measurement of the open porosity of a substrate by helium pycnometry or by a mercury porosimeter is well known to those skilled in the art.

Le procédé selon la présente invention peut être réalisé en enceinte fermé (procédé Batch) ou avec circulation continue de la composition fluide (procédé semi-continu ou continu). Dans le premier cas, le procédé selon la présente invention comprend les étapes (a) d'introduction d'une quantité de composition fluide dans une enceinte contenant le substrat et (b) d'établissement dans l'enceinte des conditions de température et de pression permettant de provoquer une nucléation en phase homogène de grains de carbone au sein des macropores du substrat tout en maintenant à l'état souscritique le tétraméthylsilane et le fluide de dilution. L'homme du métier comprend bien qu'avant de mettre en oeuvre l'étape (a) du procédé selon la présente invention, il est nécessaire de faire le vide dans le réacteur. Le procédé peut être répété plusieurs fois sur le même substrat avec une température plus élevée à chaque répétition, avantageusement au moins deux fois (la lère fois avec une température plus basse que la deuxième fois), en particulier au moins 3 fois (avec 3 températures différentes). Il y a donc dans ce cas une gradation dans les températures utilisées. Préférentiellement, le procédé n'est pas répété.The process according to the present invention can be carried out in a closed enclosure (Batch process) or with continuous circulation of the fluid composition (semi-continuous or continuous process). In the first case, the method according to the present invention comprises the steps of (a) introducing a quantity of fluid composition into an enclosure containing the substrate and (b) establishing in the chamber temperature and humidity conditions. pressure to cause nucleation in homogeneous phase of carbon grains within the macropores of the substrate while maintaining in the subcritical state tetramethylsilane and the dilution fluid. Those skilled in the art understand that before carrying out step (a) of the process according to the present invention, it is necessary to evacuate the reactor. The process can be repeated several times on the same substrate with a higher temperature at each repetition, preferably at least twice (first time with a lower temperature than the second time), especially at least 3 times (with 3 temperatures). different). There is therefore in this case a gradation in the temperatures used. Preferably, the process is not repeated.

En outre, dans ce cas, le procédé selon la présente invention peut comprendre une étape préalable (A) ou une étape supplémentaire (B) de diffusion au sein du substrat d'une composition fluide contenant du tétraméthylsilane et un fluide de dilution, dans des conditions de température et de pression permettant de maintenir le fluide de dilution à l'état supercritique et de provoquer spontanément une nucléation en phase homogène au sein des macropores du substrat à partir du tétraméthylsilane pour former directement des grains de carbure de silicium .In addition, in this case, the method according to the present invention may comprise a preliminary step (A) or an additional step (B) of diffusion within the substrate of a fluid composition containing tetramethylsilane and a dilution fluid, in temperature and pressure conditions for maintaining the dilution fluid in the supercritical state and for spontaneously initiating uniform phase nucleation within the macropores of the substrate from tetramethylsilane to directly form silicon carbide grains.

Au sens de la présente invention, on entend par « fluide de dilution à l'état supercritique » tout fluide de dilution qui est chauffé au-delà de sa température critique (Tc) et comprimé au-delà de sa pression critique (Pc). Le fluide a alors les propriétés suivantes : une viscosité proche de celles des gaz, une diffusivité élevée, une densité proche de celle des liquides, et un pouvoir solvant. La température et la pression sont donc choisies en fonction de la pression et de la température critique (Pc et Tc) du fluide de dilution, la température devant être également choisie à une valeur suffisante pour permettre la réaction chimique spontanée de dépôt à partir du TMS. Le fluide de dilution peut être le même que celui utilisé à l'étape précédente ou suivante (c'est-à-dire en conditions souscritiques selon la présente invention) et en particulier il s'agit d'azote. Le taux molaire de TMS peut également être identique ou différent, en particulier différent. Avantageusement, la température de cette étape préalable ou supplémentaire est comprise entre 600°C et 1100°C, avantageusement entre 750 et 1000°C, en particulier entre 900 et 1000°C. De façon particulièrement avantageuse, la température est la même que celle des autres étapes du procédé (en particulier de l'étape en conditions souscritiques). En particulier la pression durant cette étape préalable ou supplémentaire est comprise entre 4MPa et 6MPa, plus particulièrement entre 4 et 5MPa. Ces conditions de température et de pression permettent de maintenir le fluide de dilution à l'état supercritique et de provoquer spontanément une nucléation en phase homogène au sein des macropores du substrat de grains de carbure de silicium. Ces paramètres sont donc maîtrisés pour obtenir une telle nucléation. Dans cette étape, contrairement à l'étape supplémentaire ou préalable (b) en conditions souscritiques, c'est la formation de grains de carbure de silicium qui est privilégiée, au détriment des grains de carbone. Cette formation de grains de carbure de silicium dépend aussi de la température utilisée. Les températures basses, par exemple entre 650 et 900°C, privilégient également la formation de carbure de silicium. La combinaison de ces deux étapes, (étape avec fluide de dilution à l'état supercritique + TMS, suivie d'une étape avec fluide de dilution et TMS à l'état sous critique, ou inversement) permet donc d'obtenir un mélange de grains de carbure de silicium et de grains de carbone au sein des macropores du substrat dans les proportions voulues.For the purposes of the present invention, the term "dilution fluid in the supercritical state" any dilution fluid which is heated beyond its critical temperature (Tc) and compressed beyond its critical pressure (Pc). The fluid then has the following properties: a viscosity close to that of the gases, a high diffusivity, a density close to that of the liquids, and a solvent power. The temperature and the pressure are thus chosen as a function of the pressure and the critical temperature (Pc and Tc) of the dilution fluid, the temperature also to be chosen at a value sufficient to allow the spontaneous chemical reaction to deposit from the TMS. . The dilution fluid may be the same as that used in the preceding or following step (that is to say under subcritical conditions according to the present invention) and in particular it is nitrogen. The molar level of TMS may also be the same or different, in particular different. Advantageously, the temperature of this preliminary or additional step is between 600 ° C and 1100 ° C, preferably between 750 and 1000 ° C, in particular between 900 and 1000 ° C. In a particularly advantageous manner, the temperature is the same as that of the other steps of the process (in particular of the step under subcritical conditions). In particular, the pressure during this preliminary or additional step is between 4 MPa and 6 MPa, more particularly between 4 and 5 MPa. These temperature and pressure conditions make it possible to maintain the dilution fluid in the supercritical state and to spontaneously cause nucleation in homogeneous phase within the macropores of the silicon carbide grain substrate. These parameters are therefore controlled to obtain such nucleation. In this step, unlike the additional or prior step (b) under subcritical conditions, it is the formation of silicon carbide grains that is preferred, to the detriment of carbon grains. This formation of silicon carbide grains also depends on the temperature used. Low temperatures, for example between 650 and 900 ° C, also favor the formation of silicon carbide. The combination of these two steps (supercritical dilution stage + TMS, followed by a dilution fluid step and TMS in the subcritical state, or vice versa) thus makes it possible to obtain a mixture of grains of silicon carbide and carbon grains within the macropores of the substrate in the desired proportions.

Pour mettre en oeuvre ce procédé batch, le dispositif décrit dans W02007/003813 peut être utilisé, à la condition que les parois du réacteur soient refroidies pour qu'il existe un gradient de température entre le coeur du substrat poreux et l'extérieur, ce qui évite que les pores extérieurs se comblent avant les pores présents dans le coeur.To implement this batch process, the device described in WO2007 / 003813 can be used, provided that the walls of the reactor are cooled so that there is a temperature gradient between the core of the porous substrate and the outside, this which prevents the outer pores from filling up before the pores present in the heart.

Comme illustré à la figure 5, ce dispositif (1) peut également être modifié par insertion d'un tube de carbone (2) maintenu par des mors (6)entre les deux électrodes (3) et (4) et disposé au sein du substrat poreux (5). Le tube de carbone sert à chauffer le substrat poreux et permet d' utiliser le procédé sur des substrats poreux qui ne sont pas conducteurs électriques.As illustrated in FIG. 5, this device (1) can also be modified by inserting a carbon tube (2) held by jaws (6) between the two electrodes (3) and (4) and disposed within the porous substrate (5). The carbon tube serves to heat the porous substrate and allows the process to be used on porous substrates that are not electrically conductive.

Ce dispositif modifié (1) comprend donc également un réacteur (7), une entrée et sortie de la composition fluide (8). La température est mesurée par un thermocouple (9). Dans le deuxième cas, le procédé selon la présente invention comprend les étapes d'admission continue d'un flux de composition fluide dans une enceinte contenant le substrat, d'extraction continue d'un flux de fluide effluent hors de l'enceinte et de maintien de conditions de température du substrat et de pression dans l'enceinte permettant de provoquer une nucléation en phase homogène de grains de carbone au sein des macropores du substrat tout en maintenant à l'état souscritique le tétraméthylsilane et le fluide de dilution. Le substrat obtenu par le procédé selon la présente invention peut être 5 utilisé pour la fabrication de pièces en matériau composite thermostructural. En particulier le matériau thermostructural est un matériau composite carbone/carbone, ou C/C (fibres et matrice en carbone), ou un matériau composite à matrice céramique, ou CMC. Il possède les propriétés mécaniques requises pour constituer des éléments 10 de structure qui ont la capacité de conserver ces propriétés aux températures élevées. Le matériau obtenu par le procédé selon la présente invention peut ensuite être utilisé comme substrat pour réaliser une densification par CVI. Il peut également être le support d'une réaction RMI. 15 Ainsi avantageusement le procédé selon la présente invention comprend une étape supplémentaire (c) après l'étape (b) ou après l'éventuelle étape (B) de traitement par RMI du substrat de façon à transformer les grains de carbone en carbure. 20 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description des figures et des exemples qui suivent. La figure 1 représente l'observation au microscope électronique à balayage (MEB) à l'échelle de 10pm de grains de carbone au sein des 25 macroporosités sur une bobine de fibres positionnée autour du tube de graphite obtenus par le procédé selon la présente invention avec de l'azote comme fluide de dilution selon les conditions de l'exemple 1. La figure 2 représente l'observation au microscope électronique à balayage (MEB) à l'échelle de 20pm de grains de carbure de silicium au sein des macroporosités sur une ière bobine de fibres positionnée autour du tube de graphite obtenus par un procédé en conditions supercritiques avec de l'azote comme fluide de dilution selon les conditions de l'exemple comparatif 1 à une température de 900°C.This modified device (1) therefore also comprises a reactor (7), an inlet and outlet of the fluid composition (8). The temperature is measured by a thermocouple (9). In the second case, the method according to the present invention comprises the steps of continuous admission of a flow of fluid composition into an enclosure containing the substrate, continuous extraction of a flow of effluent fluid out of the enclosure and of maintaining conditions of substrate temperature and pressure in the chamber to cause homogenous nucleation of carbon grains within the macropores of the substrate while maintaining in the subcritical state tetramethylsilane and the dilution fluid. The substrate obtained by the process according to the present invention can be used for the manufacture of thermostructural composite material parts. In particular the thermostructural material is a carbon / carbon composite material, or C / C (carbon fibers and matrix), or a ceramic matrix composite material, or CMC. It has the mechanical properties required to form structural elements that have the ability to maintain these properties at elevated temperatures. The material obtained by the process according to the present invention can then be used as a substrate for densification by CVI. It can also be the medium of a RMI reaction. Thus, advantageously, the process according to the present invention comprises an additional step (c) after step (b) or after the optional step (B) of RMI treatment of the substrate so as to transform the carbon grains into carbide. The present invention will be better understood on reading the description of the figures and the examples which follow. FIG. 1 shows Scanning Electron Microscopy (SEM) observation at 10pm scale of carbon grains within macroporosities on a fiber coil positioned around the graphite tube obtained by the method according to the present invention with Nitrogen as a diluting fluid according to the conditions of Example 1. FIG. 2 represents scanning electron microscope (SEM) observation at the 20 μm scale of silicon carbide grains within the macroporosities on a fiber coil positioned around the graphite tube obtained by a supercritical process with nitrogen as a diluting fluid according to the conditions of Comparative Example 1 at a temperature of 900 ° C.

La figure 3 représente l'observation au microscope électronique à balayage (MEB) à l'échelle de 5pm de grains de carbure de silicium au sein des macroporosités sur une 2ème bobine de fibres positionnée autour du tube de graphite obtenus par un procédé en conditions supercritiques avec de l'azote comme fluide de dilution selon les conditions de l'exemple comparatif 1 à une température de 1000°C. La figure 4 représente l'observation au microscope électronique à balayage (MEB) à différents grossissements (A : échelle de 300pm, B : échelle de 50pm et C : échelle de 10pm) de grains de carbone et de carbure de silicium au sein des macroporosités sur une bobine de fibres positionnée autour du tube de graphite obtenus par le procédé selon la présente invention avec de l'azote comme fluide de dilution selon les conditions de l'exemple 2 (après les 2 batchs consécutifs). La figure 5 représente un dispositif utilisable pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention.FIG. 3 represents scanning electron microscope (SEM) observation at a 5 μm scale of silicon carbide grains within the macroporosities on a second fiber coil positioned around the graphite tube obtained by a process under supercritical conditions with nitrogen as the diluting fluid according to the conditions of Comparative Example 1 at a temperature of 1000 ° C. FIG. 4 represents the scanning electron microscope (SEM) observation at different magnifications (A: 300 μm scale, B: 50 μm scale and C scale: 10 μm scale) of carbon grains and silicon carbide within the macroporosities. on a fiber coil positioned around the graphite tube obtained by the process according to the present invention with nitrogen as a diluting fluid according to the conditions of Example 2 (after the two consecutive batches). FIG. 5 represents a device that can be used for carrying out the method according to the present invention.

Exemple 1 Un réacteur de laboratoire, de capacité 0,5 L, a été utilisé pour la densification par une matrice d'un substrat poreux constitué par une bobine de fibres de carbone de 2 cm de haut par 1,5 cm de diamètre. Le dispositif utilisé est celui présenté à la figure 5. La bobine est localisée autour du tube de carbone du réacteur, et le système est chauffé par effet joule. Après avoir vidé le réacteur de l'air qu'il contient, 4mL de TMS sous 1 MPa de N2 (fluide de dilution à l'état souscritique) a été introduit, la composition fluide étant constitué uniquement de TMS + N2. La pression initiale dans le réacteur a donc été fixée à 1 MPa. Elle s'est élevée progressivement jusqu'à environ 2,1 MPa (due à un accroissement de la température et à la production de dihydrogène et/ou de méthane). Le chauffage du substrat est effectué avec une montée en température de la température ambiante jusqu'à la température désirée (750°C) au coeur du substrat. Dès que la température désirée au centre du substrat a été obtenue, le temps d'infiltration par le TMS a été fixé à 10 minutes. Un gradient de température est présent au sein du substrat poreux.Example 1 A laboratory reactor of 0.5 L capacity was used for matrix densification of a porous substrate consisting of a coil of carbon fibers 2 cm high by 1.5 cm in diameter. The device used is that shown in Figure 5. The coil is located around the carbon tube of the reactor, and the system is heated by joule effect. After emptying the reactor of the air it contains, 4 ml of TMS under 1 MPa of N 2 (dilution fluid in the subcritical state) was introduced, the fluid composition consisting solely of TMS + N 2. The initial pressure in the reactor was therefore set at 1 MPa. It rose gradually to about 2.1 MPa (due to an increase in temperature and the production of dihydrogen and / or methane). The heating of the substrate is carried out with a rise in temperature from room temperature to the desired temperature (750 ° C.) at the heart of the substrate. As soon as the desired temperature at the center of the substrate was obtained, the infiltration time by the TMS was set at 10 minutes. A temperature gradient is present within the porous substrate.

Un seul cycle d'infiltration de 10 minutes a été réalisé à la température de 750 °C et la presque totalité du TMS a été transformée. Des grains constitués de carbone et d'un peu de SiC de quelques micromètres de diamètre sont observés comblant la macroporosité des préformes (figure 1).A single 10 minute infiltration cycle was performed at the temperature of 750 ° C and almost all of the TMS was transformed. Grains consisting of carbon and some SiC a few micrometers in diameter are observed filling the macroporosity of the preforms (Figure 1).

Exemple comparatif 1 : Deux bobinages de fibres de carbone ont été utilisés dans les mêmes conditions expérimentales et le même dispositif qu'à l'exemple 1 à l'exception des différences suivantes : - la pression de diazote est de 4 MPa. Il se trouve donc à l'état supercritique ; - la quantité de TMS est de 1 ml ; 1 cycle de 10 minutes a été réalisé sur chacune des bobines, à une température de 900°C (1ère bobine) ou à une température de 1000°C (2ème bobine). D'après les images MEB prises au coeur du substrat et complétées par les analyses en microsonde X, la composition chimique des grains élaborés à partir de TMS en fluide supercritique évolue selon la température. La formation de SIC est favorisée à basse température (900°C- figure 2), tandis que la formation de carbone (sous forme de grains) est favorisée à haute température accompagnée de la présence de grains de SIC (1000°C - figure 3). Exemple 2 : Un bobinage de fibres SiC autour du tube de carbone a été réalisé et traité dans les mêmes conditions expérimentales et le même dispositif qu'à l'exemple 1 à l'exception des différences suivantes : les fibres de la bobine sont des fibres Hi Nicalon S (fibres non conductrice électriques) 2 batchs consécutifs sont mis en oeuvre sur la même préforme : o Batch 1 : 4m1 de TMS, 5 minutes, sous 5 MPa de N2 à 1000°C, (conditions supercritiques) o Batch 2 : 4m1 de TMS, 5 minutes, sous 1 MPa de N2 à 1000°C (conditions soucritiques). Entre les deux batchs, il a été attendu que le réacteur refroidisse jusqu'à la température ambiante, puis le réacteur a mis sous vide avant la mise en oeuvre du 2ème batch.Comparative Example 1: Two coils of carbon fibers were used under the same experimental conditions and the same device as in Example 1 with the exception of the following differences: the dinitrogen pressure was 4 MPa. It is therefore in the supercritical state; the quantity of TMS is 1 ml; 1 cycle of 10 minutes was carried out on each of the coils, at a temperature of 900 ° C (1st coil) or at a temperature of 1000 ° C (2nd coil). According to the SEM images taken at the heart of the substrate and supplemented by X-ray microprobe analyzes, the chemical composition of the grains elaborated from TMS in supercritical fluid evolves according to the temperature. The formation of SIC is favored at low temperature (900 ° C - Figure 2), while the formation of carbon (in the form of grains) is favored at high temperature accompanied by the presence of SIC grains (1000 ° C - Figure 3). ). EXAMPLE 2 A coil of SiC fibers around the carbon tube was produced and treated under the same experimental conditions and the same device as in Example 1 with the exception of the following differences: the fibers of the coil are fibers Hi Nicalon S (electrical non-conductive fibers) 2 consecutive batches are used on the same preform: o Batch 1: 4m1 of TMS, 5 minutes, under 5 MPa of N2 at 1000 ° C, (supercritical conditions) o Batch 2: 4m1 of TMS, 5 minutes, under 1 MPa of N2 at 1000 ° C (sucritical conditions). Between the two batches, it was expected that the reactor would cool down to room temperature, and then the reactor was evacuated before the implementation of the 2nd batch.

La composition chimique des grains élaborés à partir de TMS en fluide super et sous critique évolue selon la pression. Le batch 1 (pression élevées conditions supercritiques) permet de favoriser la nucléation de grains SIC tandis que le batch 2 (pression plus faible, conditions souscritiques) favorise celle du carbone.The chemical composition of the grains elaborated from TMS in super and subcritical fluid evolves according to the pressure. Batch 1 (high pressure supercritical conditions) makes it possible to promote the nucleation of SIC grains while batch 2 (lower pressure, subcritical conditions) favors that of carbon.

Les grains obtenus dans les macroporosités de la préforme à la suite de ces deux batchs sont un mélange de grains de carbure de silicium et de grains de carbone de taille micronique (figure 4).The grains obtained in the macroporosities of the preform following these two batches are a mixture of silicon carbide grains and micron-sized carbon grains (FIG. 4).

Claims (15)

REVENDICATIONS1. Procédé de comblement de macropores d'un substrat fibreux poreux par formation de grains de carbone caractérisé en ce qu'une composition fluide contenant du tétraméthylsilane et un fluide de dilution est diffusée 5 au sein du substrat dans des conditions de température comprise entre 650 et 1100°C et sous pression avec une pression initiale inférieure à la pression critique du tétraméthylsilane et du fluide de dilution, avantageusement inférieure ou égale à 2 MPa, tout en maintenant le tétraméthylsilane et le fluide de dilution à l'état souscritique et de 10 provoquer spontanément une nucléation en phase homogène au sein des macropores du substrat à partir du tétraméthylsilane pour former directement les grains de carbone.REVENDICATIONS1. Process for filling macropores with a porous fibrous substrate by formation of carbon grains, characterized in that a fluid composition containing tetramethylsilane and a dilution fluid is diffused within the substrate under temperature conditions of between 650 and 1100 C. and under pressure with an initial pressure lower than the critical pressure of the tetramethylsilane and the dilution fluid, advantageously less than or equal to 2 MPa, while maintaining the tetramethylsilane and the dilution fluid in the subcritical state and provoking spontaneously nucleation in homogeneous phase within the macropores of the substrate from tetramethylsilane to directly form the carbon grains. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température est comprise entre 700 et 1100 °C, avantageusement entre 750°C et 15 1000°C.2. Process according to claim 1, characterized in that the temperature is between 700 and 1100 ° C, advantageously between 750 ° C and 1000 ° C. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression initiale est comprise entre 0,8 et 2 MPa, avantageusement elle est de 1MPa.3. Method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the initial pressure is between 0.8 and 2 MPa, preferably it is 1MPa. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en 20 ce que le substrat fibreux poreux est formé à partir de fibres de carbone ou de céramique, avantageusement de fibres de carbone.4. Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the porous fibrous substrate is formed from carbon or ceramic fibers, preferably carbon fibers. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le substrat fibreux poreux est une préforme en fibres de carbone.5. Method according to claim 4, characterized in that the porous fibrous substrate is a carbon fiber preform. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en 25 ce que le substrat fibreux poreux n'est pas conducteur électrique.6. Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the porous fibrous substrate is not electrically conductive. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le substrat sur lequel est mis en oeuvre le procédé présente une porosité ouverte, mesurée par pycnométrie à l'hélium ou par un porosimètre au mercure, d'au plus 80 %.7. Process according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the substrate on which the process is carried out has an open porosity, measured by helium pycnometry or by a mercury porosimeter, from plus 80%. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fluide de dilution est neutre chimiquement vis-à-vis de la formation des grains de carbone, et avantageusement est choisi parmi les gaz inertes de l'atmosphère.8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the dilution fluid is chemically neutral vis-à-vis the formation of carbon grains, and advantageously is selected from the inert gases of the atmosphere . 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fluide de dilution est choisi parmi l'azote et l'argon, avantageusement il s'agit de l'azote.9. The method of claim 8, characterized in that the dilution fluid is selected from nitrogen and argon, advantageously it is nitrogen. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes (a) d'introduction d'une quantité de composition fluide dans une enceinte contenant le substrat et (b) d'établissement dans l'enceinte des conditions de température et de pression permettant de provoquer une nucléation en phase homogène de grains de carbone au sein des macropores du substrat tout en maintenant à l'état souscritique le tétraméthylsilane et le fluide de dilution.10. Method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises the steps (a) of introducing a quantity of fluid composition into an enclosure containing the substrate and (b) establishment in the enclosure of the temperature and pressure conditions for causing nucleation in homogeneous phase of carbon grains within the macropores of the substrate while maintaining in the subcritical state tetramethylsilane and the dilution fluid. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable (A) ou une étape supplémentaire (B) de diffusion au sein du substrat d'une composition fluide contenant du tétraméthylsilane et un fluide de dilution, dans des conditions de température et de pression permettant de maintenir le fluide de dilution à l'état supercritique et de provoquer spontanément une nucléation en phase homogène au sein des macropores du substrat à partir du tétraméthylsilane pour former directement des grains de carbure de silicium.11. Method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises a preliminary step (A) or an additional step (B) of diffusion within the substrate of a fluid composition containing tetramethylsilane and a dilution fluid, under conditions of temperature and pressure to maintain the dilution fluid in the supercritical state and spontaneously cause nucleation in homogeneous phase within the macropores of the substrate from tetramethylsilane to directly form carbide grains of silicon. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la 25 température de cette étape préalable ou supplémentaire est comprise entre 600°C et 1100°C, avantageusement entre 750 et 1000°C.12. The process as claimed in claim 11, characterized in that the temperature of this preliminary or additional stage is between 600 ° C and 1100 ° C, advantageously between 750 and 1000 ° C. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la pression de cette étape préalable ou supplémentaire est comprise entre 4MPa et 6MPa.13. Method according to any one of claims 11 or 12, characterized in that the pressure of this preliminary step or additional is between 4MPa and 6MPa. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire (c) après l'étape (b) ou après l'éventuelle étape (B) de traitement par RMI du substrat de façon à transformer le carbone des grains en carbure.14. Method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that it comprises an additional step (c) after step (b) or after the possible step (B) RMI treatment of the substrate of way to transform the carbon of grains into carbide. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes d'admission continue d'un flux de composition fluide dans une enceinte contenant le substrat, d'extraction continue d'un flux de fluide effluent hors de l'enceinte et de maintien de conditions de température du substrat et de pression dans l'enceinte permettant de provoquer une nucléation en phase homogène de grains de carbone au sein des macropores du substrat tout en maintenant à l'état souscritique le tétraméthylsilane et le fluide de dilution.15. Method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises the steps of continuous admission of a stream of fluid composition in a chamber containing the substrate, continuous extraction of a flow of fluid effluent out of the chamber and maintaining substrate temperature conditions and pressure in the chamber to cause a homogenous phase nucleation of carbon grains within the macropores of the substrate while maintaining in the subcritical state the tetramethylsilane and the dilution fluid.
FR1450183A 2014-01-10 2014-01-10 COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE BY HOMOGENEOUS NUCLEATION Active FR3016305B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1450183A FR3016305B1 (en) 2014-01-10 2014-01-10 COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE BY HOMOGENEOUS NUCLEATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1450183A FR3016305B1 (en) 2014-01-10 2014-01-10 COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE BY HOMOGENEOUS NUCLEATION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3016305A1 true FR3016305A1 (en) 2015-07-17
FR3016305B1 FR3016305B1 (en) 2016-02-05

Family

ID=50473550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1450183A Active FR3016305B1 (en) 2014-01-10 2014-01-10 COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE BY HOMOGENEOUS NUCLEATION

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3016305B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007003813A2 (en) * 2005-05-13 2007-01-11 Snecma Propulsion Solide Method for the rapid densification of a porous substrate, comprising the formation of a solid deposit within the porosity of the substrate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007003813A2 (en) * 2005-05-13 2007-01-11 Snecma Propulsion Solide Method for the rapid densification of a porous substrate, comprising the formation of a solid deposit within the porosity of the substrate

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE COMPENDEX [online] ENGINEERING INFORMATION, INC., NEW YORK, NY, US; September 2011 (2011-09-01), PFLITSCH C ET AL: "Atmospheric pressure Chemical Vapor Infiltration (CVI) for the preparation of biomorphic SiC ceramics derived from paper", XP002726323, Database accession no. E20120814775500 *
JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY SEPTEMBER 2011 AMERICAN SCIENTIFIC PUBLISHERS USA, vol. 11, no. 9, September 2011 (2011-09-01), pages 8416 - 8419, DOI: 10.1166/JNN.2011.5096 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR3016305B1 (en) 2016-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2964590B1 (en) Method for preparing a multilayer carbide ceramic coating on, and possibly in, a part made of carbon material using an rmi reactive melt infiltration technique
EP1594816B1 (en) Method of siliconising thermostructural composite materials and parts thus produced
EP2253604B1 (en) Part made from a C/C composite material and method for manufacturing same
EP3169648B1 (en) Process for the fabrication of a composite body by high temperature self propagating synthesis
EP2986582A2 (en) Method for producing a composite material with a carbide matrix
FR2528823A1 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING CARBON OR GRAPHITE ARTICLES CONTAINING REACTION-LINKED SILICON CARBIDE
EP3700876B1 (en) Particulate ceramic composite material, part comprising the same, and method for the production of said part
FR2935618A1 (en) PROCESS FOR FORMING ANTI-ADHERENT COATING BASED ON SILICON CARBIDE
EP1888813B1 (en) Method for the rapid densification of a porous fibrous substrate, comprising the formation of a solid deposit within the porosity of the substrate
EP3394002B1 (en) Manufacturing process of a ceramic via a chemical reaction between a disilicide and a reactive gaseous phase
FR3053329A1 (en) METHOD FOR COATING A COMPOSITE MATERIAL PART WITH A CERAMIC MATRIX BY AN ENVIRONMENTAL BARRIER
CA2673471C (en) Method for making a refractory ceramic material having a high solidus temperature
EP3837229B1 (en) Method for manufacturing a consolidated densified part from ceramic or carbon
FR3016305A1 (en) COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE BY HOMOGENEOUS NUCLEATION
FR3016361A1 (en) COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE WITH PYROCARBON
FR3053360A1 (en) METHOD OF INFILTRATION OR CHEMICAL DEPOSITION IN STEAM PHASE
WO2015036974A1 (en) Substrate with low-permeability coating for the solidification of silicon
FR3016306A1 (en) COMBINING MACROPORES OF A FIBROUS SUBSTRATE WITH A MIXTURE OF PRECURSOR FLUIDS
FR3030296A1 (en) COMPOSITE MEMBRANE FILTERS SIC-NITRIDE OR SIC-OXYNITRIDE
RU2464250C1 (en) Method of making articles from carbon-silicon carbide material
RU2487850C1 (en) Method of making articles from carbon-silicon carbide material
FR3060612A1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING COMPLEX GEOMETRY OBJECTS
FR3114107A1 (en) Shims for substrates densified by chemical vapor infiltration
EP2513122A1 (en) Polymetallosilazane for preparing nanocomposites having decorative properties, which can be provided in the form of solid objects

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

CD Change of name or company name

Owner name: HERAKLES, FR

Effective date: 20170725

Owner name: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE, FR

Effective date: 20170725

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11