FR3032977A1

FR3032977A1 - Procede de fabrication d'un materiau composite

Info

Publication number: FR3032977A1
Application number: FR1551393A
Authority: FR
Inventors: Clement Roussille
Original assignee: SNECMA SAS; Herakles SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS; Safran Ceramics SA
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-08-26
Anticipated expiration: 2035-02-19
Also published as: FR3032977B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau composite comportant les étapes suivantes : a) réalisation d'une ou plusieurs opérations textiles mettant en oeuvre une pluralité de tresses (1) comportant chacune une pluralité de fils (21 ; ... ; 2n) tressés autour d'une âme (3) pour former une préforme fibreuse comportant lesdites tresses (1), et b) formation d'une phase de matrice dans la porosité de la préforme fibreuse, tout ou partie de la phase de matrice étant formée par transformation des âmes (3) des tresses (1).

Description

1 Arrière-plan de l'invention L'invention concerne notamment la fabrication de matériaux composites à partir de tresses comportant des fils tressés autour d'une âme. Un domaine d'application de l'invention est la réalisation de pièces en matériau composite structural, c'est-à-dire des pièces de structure à renfort fibreux et densifié par une matrice. Les matériaux composites permettent de réaliser des pièces ayant une masse globale moins élevée que ces mêmes pièces lorsqu'elles sont réalisées en matériau métallique.

On connaît les documents US 7 101 154 et US 2011/0311368 dont l'enseignement vise à augmenter le titre (donc la section transversale) des fils dans des parties de surépaisseur d'une structure fibreuse afin de réduire la capacité de diminution d'épaisseur lors d'une mise en forme de la structure fibreuse 3D avec compression. Cependant, l'utilisation de fils de titres élevés augmente localement le taux de fibres dans la préforme. Si le taux de fibres est trop important, le réseau de porosité résultant peut ne pas être suffisant pour permettre un bon accès des constituants de la matrice au coeur de la préforme et pour obtenir, par conséquent, un matériau composite homogène présentant de bonnes propriétés mécaniques. En outre, une texture comportant des fils de titre supérieur formés d'une juxtaposition de fils de titres inférieurs peut se comporter différemment d'une texture formée de fils de titre inférieurs notamment en foisonnement. Cela peut conduire à des difficultés dans l'obtention des formes et taux de fibres souhaités.

On connait, en outre, diverses méthodes de formation d'une matrice dans la porosité d'une préforme fibreuse et notamment le procédé d'infiltration à l'état fondu (procédé de « Melt-infiltration »). Dans ce type de procédé, la matrice peut être obtenue par introduction de charges carbure et/ou carbone dans une préforme fibreuse suivie d'une imprégnation par un alliage fondu à base de silicium, la réaction se produisant à une température minimum de 1420°C. Plus précisément, on 3032977 2 distingue le procédé d'infiltration à l'état fondu où la charge introduite est uniquement du SiC du procédé d'infiltration réactive à l'état fondu où un mélange de charges comprenant du carbone est introduit, afin d'aboutir à une imprégnation réactive par l'alliage de silicium suivant la réaction Si + 5 C -> SiC. Le procédé d'infiltration à l'état fondu présente l'avantage de former une matrice rapidement, notamment en comparaison avec le procédé d'infiltration chimique en phase vapeur. En revanche, dans ce type de procédé la formation de la matrice est limitée aux zones de la 10 préforme fibreuse accessibles au silicium fondu introduit. Il est alors possible d'obtenir après mise en oeuvre du procédé d'infiltration à l'état fondu une pièce dépourvue d'une phase de matrice dans certaines zones peu accessibles pour le silicium fondu, par exemple dans des zones présentant un tissage relativement serré ou situées au coeur de la pièce.

15 Il existe un besoin pour disposer de nouveaux procédés de formation d'une phase de matrice dans la porosité de préformes fibreuses. Il existe, en outre, un besoin pour disposer de procédés permettant de former une phase de matrice dans des zones de la porosité 20 de préformes fibreuses non accessibles à une composition d'infiltration introduite dans la préforme. Objet et résumé de l'invention A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un 25 procédé de fabrication d'un matériau composite comportant les étapes suivantes : a) réalisation d'une ou plusieurs opérations textiles mettant en oeuvre une pluralité de tresses comportant chacune une pluralité de fils tressés autour d'une âme pour former une préforme fibreuse comportant 30 lesdites tresses, et b) formation d'une phase de matrice dans la porosité de la préforme fibreuse, tout ou partie de la phase de matrice étant formée par transformation des âmes des tresses. L'utilisation d'une âme permet avantageusement de conférer 35 aux tresses un bon maintien et, par conséquent, rend ces dernières facilement manipulables lors de la ou des opération(s) textile(s). La 3032977 3 présence d'une âme permet aussi de contrôler la porosité de la préforme fibreuse obtenue lors de l'étape a) en limitant la déformation des tresses lors de l'étape a) et permet, par conséquent, de diminuer le risque d'obtention d'une répartition inhomogène de la porosité dans la préforme 5 fibreuse formée lors de l'étape a). En utilisant des tresses, l'invention permet en outre d'améliorer le foisonnement par rapport à une texture à base de fils formés chacun d'une juxtaposition d'une pluralité de fils de titre inférieur. L'invention permet, en outre, de fournir de nouveaux procédés 10 de formation d'une phase de matrice dans la porosité d'une préforme fibreuse, au moins une partie de cette phase de matrice étant formée par transformation des âmes des tresses. Comme il sera détaillé plus bas, la transformation des âmes des tresses durant l'étape b) peut être réalisée suite à une réaction chimique et/ou à un changement d'état desdites 15 âmes. Dans un exemple de réalisation, les tresses peuvent subir l'une au moins des opérations textiles suivantes durant l'étape a) : tissage, tricotage, tressage, couture, drapage, nappage et aiguilletage. De préférence, les tresses peuvent subir, durant l'étape a), une opération de 20 tissage. Dans un exemple de réalisation, les tresses peuvent comporter des fils différents. Les tresses peuvent par exemple comporter des fils ayant des titres différents et/ou des fils de matériaux différents. La préforme fibreuse formée lors de l'étape a) peut, dans un 25 exemple de réalisation, comporter uniquement des tresses comportant chacune une pluralité de fils tressés autour d'une âme. En variante, la préforme fibreuse formée lors de l'étape a) peut comporter un mélange de fils et de tresses comportant chacune une pluralité de fils tressés autour d'une âme.

30 Dans un exemple de réalisation, il peut y avoir durant l'étape b) réaction chimique entre au moins un premier élément des âmes des tresses et au moins un deuxième élément présent dans la préforme fibreuse. Dans un exemple de réalisation, les âmes des tresses peuvent, 35 durant l'étape b), d'abord être fondues et le premier élément à l'état fondu peut réagir avec le deuxième élément lequel est à l'état solide.

3032977 4 Dans un tel mode de réalisation, le premier élément peut par exemple être du silicium et le deuxième élément du carbone. Dans un exemple de réalisation, le deuxième élément peut être présent dans une composition pulvérulente présente dans la porosité de la 5 préforme fibreuse. Cette composition pulvérulente peut avoir été introduite dans la porosité de la préforme fibreuse avant l'étape b). En variante, la composition pulvérulente peut être formée directement dans la porosité de la préforme fibreuse, par exemple par pyrolyse d'une résine précurseur introduite avant l'étape b) dans la porosité de la préforme 10 fibreuse. La résine précurseur peut être une résine précurseur de carbone, par exemple choisie parmi les résines phénoliques et époxydes. En alternative ou en combinaison, le deuxième élément peut être présent dans des fils de la préforme fibreuse. Un tel exemple de réalisation est avantageux car il peut 15 permettre de former si nécessaire une phase de matrice suite à la réaction entre les premier et deuxième éléments dans des zones de la préforme fibreuse difficiles d'accès pour une composition d'infiltration à l'état fondu. Ainsi, il n'est, dans ce cas, plus nécessaire qu'une composition d'infiltration à l'état fondu parvienne jusqu'à de telles zones pour former une phase de 20 matrice, la préforme fibreuse comportant du fait de la présence des premier et deuxième éléments un « réservoir » de réactifs aptes à former une telle phase dans les zones souhaitées de la préforme. Un tel mode de réalisation peut avantageusement permettre d'améliorer les propriétés mécaniques de la pièce obtenue du fait d'une répartition plus homogène 25 de la matrice formée. Les fils de la préforme fibreuse dans lesquels le deuxième élément est présent peuvent être des fils des tresses. En variante ou en combinaison, les fils de la préforme fibreuse dans lesquels le deuxième élément est présent peuvent être des fils autres que ceux des tresses 30 mélangés avec celles-ci pour former la préforme fibreuse. Dans un exemple de réalisation, les âmes des tresses peuvent, durant l'étape b), d'abord être pyrolysées afin de former un résidu de pyrolyse comprenant le premier élément et le résidu de pyrolyse ainsi formé peut ensuite réagir avec le deuxième élément lequel est à l'état 35 fondu.

3032977 5 Dans un tel mode de réalisation, le premier élément peut par exemple être du carbone et le deuxième élément du silicium. Dans un exemple de réalisation, le deuxième élément à l'état fondu peut être présent dans une composition fondue qui a été introduite 5 dans la porosité de la préforme fibreuse. En variante, le deuxième élément à l'état fondu peut être présent dans une composition fondue obtenue par fusion d'une poudre présente dans la porosité de la préforme fibreuse. En d'autres termes, dans ce cas, la composition fondue est formée directement dans la porosité de la préforme fibreuse, par exemple par 10 fusion d'une poudre de silicium, introduite avant l'étape b) dans la porosité de la préforme fibreuse. Dans un exemple de réalisation, l'âme des tresses peut comporter une résine précurseur de carbone, telle qu'une résine phénolique ou époxyde, laquelle va après pyrolyse former un résidu 15 pulvérulent de carbone, ledit résidu réagissant ensuite avec une composition à l'état fondu introduite dans la porosité de la préforme fibreuse laquelle comporte par exemple du silicium. Dans un exemple de réalisation, le deuxième élément peut, durant l'étape b), d'abord être fondu et le deuxième élément à l'état fondu 20 peut ensuite réagir avec le premier élément présent dans les âmes des tresses. Ce mode de réalisation dans lequel il y a réaction entre le deuxième élément à l'état fondu et le premier élément présent dans les âmes des tresses (premier élément à l'état solide présent dans les âmes 25 lesquelles n'ont pas été pyrolysées) permet avantageusement de former une phase de matrice s'étendant jusque dans le volume interne des tresses. Dans un tel mode de réalisation, le premier élément peut par exemple être du carbone et le deuxième élément du silicium.

30 Dans un exemple de réalisation, le deuxième élément à l'état fondu peut être présent dans une composition fondue qui a été introduite dans la porosité de la préforme fibreuse. En variante, le deuxième élément à l'état fondu peut être présent dans une composition fondue obtenue par fusion d'une poudre présente dans la porosité de la préforme fibreuse. En 35 d'autres termes, dans ce cas, la composition fondue est formée directement dans la porosité de la préforme fibreuse, par exemple par 3032977 6 fusion d'une poudre de silicium, introduite avant l'étape b) dans la porosité de la préforme fibreuse. Dans un exemple de réalisation, il peut y avoir, durant l'étape b), fusion du matériau formant les âmes des tresses afin d'imprégner des 5 fils de la préforme fibreuse par ledit matériau à l'état fondu puis solidification dudit matériau à l'état fondu. Un tel exemple de réalisation est avantageux car il peut permettre de former si nécessaire une phase de matrice dans des zones de la préforme fibreuse difficiles d'accès pour une composition d'infiltration 10 à l'état fondu suite à la fusion des âmes suivie de leur solidification. Ainsi, il n'est, dans ce cas, plus nécessaire qu'une composition d'infiltration à l'état fondu parvienne jusqu'à de telles zones pour former une phase de matrice, la préforme fibreuse comportant du fait de la présence de tresses à âmes fusibles un « réservoir » de composés aptes à former une telle 15 phase dans les zones souhaitées de la préforme. Un tel mode de réalisation peut avantageusement permettre d'améliorer les propriétés mécaniques de la pièce obtenue du fait d'une répartition plus homogène de la matrice formée. Dans un tel mode de réalisation, les âmes des tresses peuvent 20 être en silicium. En variante, les âmes des tresses peuvent être en résine thermoplastique. Dans un exemple de réalisation, la phase de matrice formée lors de l'étape b) peut constituer une phase de consolidation, une préforme fibreuse consolidée pouvant être obtenue après mise en oeuvre 25 de l'étape b). Un tel mode de réalisation correspond par exemple au cas où l'on forme une phase de consolidation suite à la réaction chimique entre des âmes de silicium à l'état fondu et une poudre de carbone présente dans la porosité de la préforme fibreuse.

30 Dans un exemple de réalisation, il peut y avoir après l'étape b) formation d'une phase de matrice additionnelle dans la porosité de la préforme fibreuse consolidée afin d'obtenir une pièce en matériau composite. Un tel mode de réalisation correspond par exemple au cas où 35 l'on forme d'abord une phase de matrice formant phase de consolidation suite à la réaction chimique entre des âmes de silicium à l'état fondu et 3032977 7 une poudre de carbone présente dans la porosité de la préforme fibreuse et où l'on forme ensuite dans la porosité de la préforme fibreuse consolidée une phase de matrice additionnelle par infiltration par du silicium fondu afin d'obtenir la pièce finie en matériau composite.

5 La phase de matrice additionnelle peut être formée par un procédé d'infiltration à l'état fondu, par exemple par introduction de silicium fondu dans la porosité de la préforme fibreuse consolidée. En variante, une pièce en matériau composite peut être obtenue lors de l'étape b).

10 Un tel mode de réalisation correspond par exemple au cas où une préforme fibreuse est infiltrée par du silicium fondu, la préforme fibreuse comportant des tresses à âme de silicium et présentant une poudre de carbone dans sa porosité. Dans cet exemple, la température imposée lors de l'infiltration est suffisante pour faire fondre les âmes des 15 tresses et ainsi faire réagir les âmes à l'état fondu avec la poudre de carbone. Dans cet exemple, les âmes des tresses sont transformées durant l'étape même d'obtention de la pièce finie en matériau composite. La pièce en matériau composite obtenue lors de l'étape b) peut ainsi être formée par un procédé d'infiltration à l'état fondu, par exemple 20 par introduction de silicium fondu dans la porosité de la préforme fibreuse. La pièce formée peut présenter localement une ou plusieurs parties de surépaisseur comme c'est le cas par exemple pour un pied d'une aube de moteur aéronautique qui correspond à une zone de forte variation d'épaisseur dans la pièce en matériau composite.

25 Ainsi, dans un exemple de réalisation, la pièce formée peut être une aube de turbine, la préforme fibreuse constituant tout ou partie du renfort fibreux de la partie de pied d'aube. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à la formation de pièces présentant une zone de surépaisseur, la pièce fabriquée pouvant, par 30 exemple, être un carter comportant par exemple une pluralité de tresses tissées à coeur et des fils sur sa surface extérieure. La présente invention vise également une tresse destinée à être mise en oeuvre dans un procédé tel que défini plus haut, la tresse comportant une pluralité de fils tressés autour d'une âme, tout ou partie 35 des fils étant en matériau céramique ou en carbone.

3032977 8 La tresse peut, par exemple, comporter un ou plusieurs fils en carbure de silicium. La tresse peut, dans un exemple de réalisation, comporter un mélange de fils comportant un ou plusieurs fils en matériau céramique et un ou plusieurs fils en carbone.

5 La tresse peut dans un exemple de réalisation comporter des fils identiques. En variante, la tresse peut comporter des fils différents. Dans ce cas, la tresse peut comporter des fils ayant des titres différents et/ou des fils de matériaux différents. L'âme de la tresse peut être en carbone, en silicium ou en 10 résine, par exemple en résine thermoplastique ou en résine précurseur de carbone. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront 15 de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une tresse utilisable dans le cadre d'un procédé selon l'invention, 20 - les figures 2 à 7 sont des ordinogrammes détaillant différents exemples de procédés selon l'invention. Description détaillée de modes de réalisation On a représenté à la figure 1 un exemple de tresse 1 utilisable 25 dans le cadre de l'invention. Comme illustré, la tresse 1 comporte une pluralité de fils 21, ..., 26 tressés autour d'une âme 3. L'âme 3 est destinée à être au moins partiellement transformée après que la tresse ait subi une ou plusieurs opérations textiles afin de former tout ou partie d'une phase de matrice. La tresse 1 de l'exemple illustré à la figure 1 comporte six fils 30 mais on ne sort pas du cadre de l'invention si la tresse comporte un nombre différent de fils tant que celle-ci comporte au moins trois fils. L'âme 3 sert de support pour les fils 21, ..., 26 tressés autour d'elle et réduit la déformation de la tresse lors de l'étape a). Les fils 21, ..., 26 peuvent, par exemple, être des fils de matériau céramique, par exemple 35 de carbure de silicium, des fils de carbone ou des fils d'au moins un oxyde tel que de l'alumine. On ne sort pas du cadre de l'invention lorsqu'une 3032977 9 même tresse comporte un mélange de tels matériaux. On peut par exemple utiliser des fils de carbure de silicium comportant 500 fibres de carbure de silicium ou encore des fils de carbone comportant de 1000 à 48000 fibres de carbone, par exemple de 3000 à 12000 fibres de carbone.

5 L'âme 3 peut, quant à elle, être en carbone, en silicium ou en résine, par exemple en résine thermoplastique. Dans un exemple de réalisation, la tresse 1 peut présenter un angle de tressage d'environ 45°. Nous allons à présent détailler divers exemples de procédés selon l'invention. Les figures 2 et 3 illustrent des modes de réalisation 10 dans lesquels une partie au moins de la phase de matrice est obtenue par réaction chimique entre un premier élément présent dans les âmes des tresses et un deuxième élément à l'état fondu. Les figures 4 et 5 illustrent des modes de réalisation dans lesquels une partie au moins de la phase de matrice est obtenue par réaction chimique entre un premier élément à 15 l'état fondu provenant des âmes des tresses et un deuxième élément à l'état solide. La figure 6 illustre un mode de réalisation dans lequel la phase de matrice est obtenue par fusion du matériau formant les âmes des tresses afin d'imprégner des fils de la préforme fibreuse puis solidification de ce matériau. La figure 7 illustre, quant à elle, un mode de 20 réalisation où les âmes sont tout d'abord pyrolysées afin de former un résidu de pyrolyse, ce résidu de pyrolyse réagissant ensuite avec une composition d'infiltration à l'état fondu. On a représenté à la figure 2 une succession d'étapes d'un exemple de procédé selon l'invention. Comme illustré, le procédé 25 comporte une première étape a) (notée 10 sur la figure 2) durant laquelle une préforme fibreuse est fabriquée au moins à partir d'une pluralité de tresses à âme de carbone par mise en oeuvre d'une ou plusieurs opérations textiles. On obtient après l'étape a) une préforme fibreuse comportant une pluralité de tresses comportant chacune une pluralité de 30 fils tressés autour d'une âme de carbone. La préforme fibreuse formée lors de l'étape a) peut, dans un exemple de réalisation, comporter uniquement des tresses comportant chacune une pluralité de fils tressés autour d'une âme de carbone. En variante, la préforme fibreuse formée lors de l'étape a) peut comporter un mélange de fils et de tresses 35 comportant chacune une pluralité de fils tressés autour d'une âme de carbone.

3032977 10 Les tresses mises en oeuvre lors de l'étape a) peuvent présenter les caractéristiques décrites plus haut en lien avec la figure 1 dans le cas d'une tresse isolée. On ne sort pas du cadre de l'invention lorsque les tresses mises en oeuvre lors de l'étape a) présentent des âmes différentes.

5 Par exemple, on peut mettre en oeuvre lors de l'étape a) un mélange de tresses à âme en carbone et de tresses à âmes en silicium. Dans un exemple de réalisation, les tresses utilisées pour former la préforme fibreuse lors de l'étape a) peuvent comporter des fils différents. Dans ce cas, une première tresse peut comporter au moins un 10 premier fil lequel est différent d'un deuxième fil présent dans une deuxième tresse différente de la première (différence entre les fils « inter-tresses »). En variante ou en combinaison, au moins une tresse peut comporter plusieurs fils différents (différence entre les fils « intratresse »).

15 On peut ainsi mettre en oeuvre lors de l'étape a) des tresses comportant des fils faits de matériaux différents. Par exemple, on peut utiliser des tresses comportant à la fois des fils en carbure de silicium et des fils en carbone notamment lorsqu'une phase de matrice est formée par infiltration de silicium à l'état fondu, le carbone des fils des tresses 20 pouvant alors former du carbure de silicium par réaction avec le silicium fondu. Dans un exemple de réalisation, il est encore possible, en variante ou en combinaison, de mettre en oeuvre lors de l'étape a) des tresses comportant des fils présentant des titres différents. Dans ce cas, 25 au moins une des tresses mises en oeuvre lors de l'étape a) peut comporter un premier ensemble de fils tressés situés du côté intérieur de la tresse et un deuxième ensemble de fils tressés situés du côté extérieur de la tresse et tressés sur le premier ensemble de fils, les fils du deuxième ensemble de fils ayant un titre moyen (moyenne sur le nombre de fils) 30 différent du, par exemple inférieur au, titre moyen des fils du premier ensemble de fils. Un tel exemple de réalisation peut ainsi permettre de contrôler de manière satisfaisante le ratio taux de fibres/matrice afin d'obtenir ainsi les propriétés mécaniques souhaitées par exemple en mettant en oeuvre des tresses ayant une densité de fils relativement 35 homogène.

3032977 11 La préforme fibreuse peut être obtenue lors de l'étape a) par tissage tridimensionnel ou par tissage multicouche. Par « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D », on entend ici un mode de tissage par lequel certaines au moins des couches de chaîne 5 lient des couches de trame sur plusieurs couches de trame. Par « tissage multicouche », on désigne ici un tissage 3D avec plusieurs couches de trame dont l'armure de base de chaque couche est équivalente à une armure de tissu 2D classique, telle qu'une armure de type toile, satin ou sergé, mais avec certains points de l'armure qui lient 10 les couches de trame entre elles. La réalisation de la préforme fibreuse par tissage 3D ou multicouche permet d'obtenir, en une seule opération textile, une liaison entre les couches, donc d'avoir une bonne tenue mécanique de la préforme fibreuse et, par voie de conséquence, du matériau composite 15 obtenu par la suite. La préforme fibreuse peut encore être obtenue après assemblage d'au moins deux textures fibreuses. Dans ce cas, les deux textures fibreuses peuvent être liées entre elles, par exemple par couture ou aiguilletage. Les textures fibreuses peuvent notamment être chacune 20 obtenue à partir d'une couche ou d'un empilement de plusieurs couches de : tissu bidimensionnel (2D), - tresse, - tricot, 25 feutre, nappe unidirectionnelle (UD) de tresses ou nappes multidirectionnelle (nD) obtenue par superposition de plusieurs nappes UD dans des directions différentes et liaison des nappes UD entre elles par exemple par couture, par agent de liaison chimique ou par aiguilletage.

30 Dans le cas d'un empilement de plusieurs couches, celles-ci sont liées entre elles par exemple par couture, par implantation de fils ou d'éléments rigides ou par aiguilletage. Dans l'exemple de la figure 2, une fois l'étape a) réalisée, une poudre de carbone est introduite dans la porosité de la préforme fibreuse, 35 par exemple sous la forme d'une suspension de particules de carbone dans un milieu liquide (étape 20).

3032977 12 Comme illustré à la figure 2, on réalise ensuite une étape b) durant laquelle il y a formation d'une phase de matrice dans la porosité de la préforme fibreuse par infiltration de celle-ci par une composition d'infiltration à base de silicium fondu. La phase de matrice formée 5 comporte une première partie formée par réaction chimique entre le silicium fondu infiltré et la poudre de carbone et une deuxième partie formée par réaction chimique entre les âmes en carbone des tresses et le silicium fondu infiltré. Ces réactions permettent de former une phase de matrice à base de carbure de silicium afin d'obtenir une pièce en matériau 10 composite. Indépendamment de la nature de l'étape b) mise en oeuvre, une fois l'étape b) réalisée, tout ou partie des âmes des tresses présentes dans la préforme fibreuse peuvent être transformées. A l'issue de l'étape b), au moins 50%, par exemple au moins 60%, par exemple au moins 15 70%, par exemple au moins 80%, par exemple au moins 90%, par exemple sensiblement la totalité, de la masse des âmes des tresses présentes dans la préforme fibreuse peut avoir été transformée. Nous venons de décrire la figure 2 qui illustre un exemple dans lequel le deuxième élément est présent dans une composition fondue qui 20 a été introduite dans la porosité de la préforme fibreuse. Nous allons à présent décrire la figure 3 dans laquelle le deuxième élément est toujours présent dans une composition fondue, cette composition fondue ayant cette fois-ci été formée directement dans la préforme fibreuse. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 3, une première 25 étape 10 est réalisée à l'issue de laquelle une préforme fibreuse est obtenue comportant une pluralité de tresses à âme de carbone. Une fois cette préforme fibreuse obtenue, une poudre de silicium est introduite dans sa porosité (étape 21). La poudre de silicium introduite est alors fondue afin de former une phase de matrice formant phase de 30 consolidation à base de carbure de silicium suite à la réaction chimique entre le silicium fondu et les âmes en carbone des tresses (étape 31). La variante de la figure 3 diffère de celle de la figure 2 en ce que l'on obtient lors de l'étape b) une préforme fibreuse consolidée et non une pièce finie en matériau composite. Une phase de matrice additionnelle peut alors être 35 formée dans la porosité de la préforme fibreuse consolidée ainsi obtenue (étape 41). Cette phase de matrice additionnelle peut être formée par 3032977 13 toute méthode connue de l'homme du métier, par exemple par infiltration chimique en phase vapeur (CVI), par cycles d'imprégnation et de pyrolyse d'un polymère (PIP), par infiltration à l'état fondu (MI) ou par toute combinaison de ces méthodes. La phase de matrice additionnelle formée 5 peut être de toute sorte, par exemple en carbone, en matériau céramique (CMC) ou en oxyde. Dans ce dernier cas, la préforme fibreuse consolidée peut être imprégnée avec une barbotine chargée de particules d'oxyde réfractaire. Après élimination de la phase liquide de la barbotine, la préforme ainsi obtenue est soumise à un traitement thermique afin de 10 fritter les particules et obtenir une phase de matrice additionnelle d'oxyde réfractaire. L'imprégnation de la préforme peut être réalisée avec des procédés utilisant un gradient de pression, comme les procédés de type moulage par injection dits « RTM » ou aspiration de poudre submicronique dits « APS ».

15 Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 4, une première étape 11 est réalisée dans laquelle une préforme fibreuse est obtenue par mise en oeuvre d'une ou plusieurs opérations textiles à partir de tresses comportant chacune une pluralité de fils tressés autour d'une âme en silicium. Une fois la préforme fibreuse obtenue, une poudre de carbone 20 est introduite dans sa porosité (étape 20). Dans l'exemple de la figure 4, une étape 32 est réalisée dans laquelle les âmes en silicium des tresses sont fondues, le silicium à l'état fondu ainsi obtenu réagit au contact de la poudre de carbone afin de former une phase de consolidation de carbure de silicium. Ainsi, il y a, dans l'exemple de la figure 4, réaction chimique 25 entre le silicium des âmes des tresses et la poudre de carbone présente dans la porosité de la préforme fibreuse. Dans le cas où la préforme fibreuse comporte, en outre, des fils de carbone, ces fils faisant partie des tresses ou ayant été mélangés à celles-ci pour former la préforme fibreuse, le silicium fondu provenant des âmes des tresses peut réagir 30 avec ces fils de carbone afin de former une partie de la phase de matrice. Dans une variante non illustrée, la phase de matrice peut être intégralement formée suite à la réaction chimique entre le silicium fondu provenant des âmes des tresses et des fils de carbone formant la préforme fibreuse.

35 Une fois l'étape 32 réalisée, le comblement de la porosité résiduelle de la préforme fibreuse consolidée peut être réalisé par 3032977 14 infiltration de silicium fondu (étape 42), une phase de matrice additionnelle étant alors formée par réaction chimique entre le silicium infiltré et la poudre de carbone n'ayant pas réagi avec le silicium des âmes des tresses.

5 L'exemple illustré à la figure 5 comporte les mêmes étapes 11 et 20 qu'à la figure 4. En revanche, dans l'exemple de la figure 5, on obtient durant l'étape b) une pièce en matériau composite finie et non une préforme fibreuse consolidée. Durant l'étape b) de l'exemple illustré à la figure 5, il y a infiltration par du silicium fondu afin de former une phase 10 de matrice dans la porosité de la préforme fibreuse. Lors de cette infiltration, la température à laquelle est soumise la préforme est telle que les âmes en silicium fondent, le silicium fondu ainsi obtenu réagissant ensuite avec la poudre de carbone afin de former une partie de la phase de matrice (étape 33).

15 On a représenté à la figure 6, un autre exemple de procédé selon l'invention. On réalise tout d'abord une étape de fabrication d'une préforme fibreuse à partir de tresses présentant chacune une pluralité de fils tressés autour d'une âme en résine thermoplastique (étape 12). Une fois la préforme fibreuse obtenue, les âmes en résine thermoplastique 20 sont fondues, ces âmes à l'état fondu imprégnant des fils de la préforme fibreuse (fils des tresses et/ou fils autres que les fils des tresses). Une fois cette imprégnation réalisée, la résine thermoplastique est solidifiée afin d'obtenir une phase de matrice formant phase de consolidation (étape 22). Une phase de matrice additionnelle peut alors être formée dans la 25 préforme fibreuse consolidée ainsi obtenue par injection d'une résine thermoplastique (étape 34). On a représenté à la figure 7, un autre exemple de procédé selon l'invention. Dans cet exemple, on réalise tout d'abord une étape de fabrication d'une préforme fibreuse à partir de tresses présentant chacune 30 une pluralité de fils tressés autour d'une âme en résine précurseur de carbone, par exemple choisie parmi les résines phénoliques et époxydes (étape 13). Une fois la préforme fibreuse obtenue, les âmes des tresses sont pyrolysées afin de former un résidu de pyrolyse comprenant du carbone (étape 23). On réalise ensuite une infiltration par du silicium à 35 l'état fondu lequel va réagir avec le carbone du résidu de pyrolyse formé au préalable afin de former une partie de la phase de matrice (étape 35).

3032977 15 L'expression « compris(e) entre ... et ... » ou « allant de ... à » doit se comprendre comme incluant les bornes. 5

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un matériau composite comportant les étapes suivantes : a) réalisation d'une ou plusieurs opérations textiles mettant en oeuvre une pluralité de tresses (1) comportant chacune une pluralité de fils (21 ; ; 2n) tressés autour d'une âme (3) pour former une préforme fibreuse comportant lesdites tresses (1), et b) formation d'une phase de matrice dans la porosité de la préforme fibreuse, tout ou partie de la phase de matrice étant formée par transformation des âmes (3) des tresses (1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a durant l'étape b) réaction chimique entre au moins un premier élément des âmes (3) des tresses (1) et au moins un deuxième élément présent dans la préforme fibreuse.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les âmes (3) des tresses (1) sont, durant l'étape b), d'abord fondues et en ce que le premier élément à l'état fondu réagit avec le deuxième élément lequel est à l'état solide.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième élément est présent dans une composition pulvérulente présente dans la porosité de la préforme fibreuse.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le deuxième élément est présent dans des fils de la préforme fibreuse.
6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les âmes (3) des tresses (1) sont, durant l'étape b), d'abord pyrolysées afin de former un résidu de pyrolyse comprenant le premier élément et en ce que le résidu de pyrolyse ainsi formé réagit avec le deuxième élément lequel est à l'état fondu. 3032977 17
7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, durant l'étape b), le deuxième élément est d'abord fondu et en ce que le deuxième élément à l'état fondu réagit ensuite avec le premier élément présent dans les âmes (3) des tresses (1). 5
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a, durant l'étape b), fusion du matériau formant les âmes (3) des tresses (1) afin d'imprégner des fils de la préforme fibreuse par ledit matériau à 10 l'état fondu puis solidification dudit matériau à l'état fondu.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la phase de matrice formée lors de l'étape b) constitue une phase de consolidation, une préforme fibreuse consolidée 15 étant obtenue après mise en oeuvre de l'étape b).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que il y a après l'étape b) formation d'une phase de matrice additionnelle dans la porosité de la préforme fibreuse consolidée afin d'obtenir une pièce en 20 matériau composite.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que une pièce en matériau composite est obtenue lors de l'étape b). 25
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la pièce formée est une aube de turbine, la préforme fibreuse constituant tout ou partie du renfort fibreux de la partie de pied d'aube. 30
13. Tresse (1) destinée à être mise en oeuvre dans un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, la tresse (1) comportant une pluralité de fils (21 ; ; 2n) tressés autour d'une âme (3), tout ou partie des fils (21 ; ; 2n) étant en matériau céramique ou en 35 carbone.