FR3145972A1 - OVEN AND METHOD FOR DENSIFYING A PART MADE OF CMC MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Four (50) pour la densification d’une pièce (30) en matériau composite à matrice céramique, ce four (50) comportant : - une première chambre (52) comportant une cavité (54) configurée pour recevoir la pièce (30) ainsi qu’un creuset (56) comportant un matériau céramique de densification de cette pièce, - une seconde chambre (58) dans laquelle est située la première chambre (52) ainsi que des éléments de chauffage (60), - au moins un dispositif (62) de mise sous vide de ladite cavité (54), - au moins un dispositif (64) de mesure de la température dans ladite seconde chambre (58), et - au moins une unité (66) de commande du four, et en particulier de ses éléments de chauffage (60) et dispositifs (62, 64), caractérisé en ce que ladite première chambre (52) est équipée d’un filtre (82) à effluents (84). Figure pour l'abrégé : Figure 1Furnace (50) for densifying a part (30) made of ceramic matrix composite material, this furnace (50) comprising: - a first chamber (52) comprising a cavity (54) configured to receive the part (30) as well as a crucible (56) comprising a ceramic material for densifying this part, - a second chamber (58) in which the first chamber (52) is located as well as heating elements (60), - at least one device (62) for creating a vacuum in said cavity (54), - at least one device (64) for measuring the temperature in said second chamber (58), and - at least one unit (66) for controlling the furnace, and in particular its heating elements (60) and devices (62, 64), characterized in that said first chamber (52) is equipped with a filter (82) for effluents (84).
Description
La présente invention concerne un four et un procédé de densification d’une pièce en matériau CMC c’est-à-dire en matériau composite à matrice céramique (par exemple SiC/SiC).The present invention relates to an oven and a method for densifying a part made of CMC material, i.e. a ceramic matrix composite material (for example SiC/SiC).
Un tel procédé de densification peut notamment être utilisé dans le domaine de l’aéronautique afin de fabriquer des pièces capables de résister à de hautesSuch a densification process can be used in particular in the aeronautics sector in order to manufacture parts capable of withstanding high
températures. Cela est notamment le cas des pièces formant la ou les turbines d’une turbomachine d’aéronef, par exemple les secteurs des anneaux permettant de délimiter la périphérie externe d’une veine de turbine.temperatures. This is particularly the case for parts forming the turbine(s) of an aircraft turbomachine, for example the sectors of the rings used to delimit the external periphery of a turbine vein.
Afin de résister à ces très fortes températures, les secteurs d’anneau sont réalisés en CMC. Dans un procédé de fabrication typique de ce type de pièce,In order to withstand these very high temperatures, the ring sectors are made of CMC. In a typical manufacturing process for this type of part,
une préforme est tissée à l’aide de fibres céramiques, par exemple en carbure de silicium (SiC).A preform is woven using ceramic fibers, for example silicon carbide (SiC).
Cette préforme est ensuite mise en forme dans un conformateur puis une interphase est déposée à la surface des fibres céramique, par un procédé CVI (Chemical Vapor Infiltration) par exemple. La préforme est retirée du conformateur puis une seconde densification par un procédé CVI peut être réalisée pour déposer du carbure de silicium sur la préforme.This preform is then shaped in a former and an interphase is deposited on the surface of the ceramic fibers, using a CVI ( Chemical Vapor Infiltration ) process for example. The preform is removed from the former and a second densification by a CVI process can be carried out to deposit silicon carbide on the preform.
Dans un second temps, une barbotine comprenant des particules céramiques, par exemple de SiC, en suspension dans un solvant, est injectée dans la préforme. Une fois le solvant éliminé par séchage, les particules céramiques ainsi déposées subissent un traitement thermique qui permet d’obtenir une pièce intermédiaire possédant une certaine porosité.In a second step, a slip comprising ceramic particles, for example SiC, suspended in a solvent, is injected into the preform. Once the solvent has been removed by drying, the ceramic particles thus deposited undergo a heat treatment which makes it possible to obtain an intermediate part having a certain porosity.
Une étape de densification est alors réalisée par infiltration puis solidification d’un matériau de densification liquide, en général du silicium liquide, dans la pièce intermédiaire.A densification step is then carried out by infiltration then solidification of a liquid densification material, generally liquid silicon, in the intermediate part.
Cette densification est réalisée dans un four qui comprend typiquement :This densification is carried out in an oven which typically includes:
- une première chambre comportant une cavité configurée pour recevoir la pièce ainsi qu’un creuset comportant le matériau de densification,- a first chamber comprising a cavity configured to receive the part as well as a crucible comprising the densification material,
- une seconde chambre dans laquelle est située la première chambre ainsi que des éléments de chauffage configurés pour chauffer le matériau de densification au-delà d’une température de fusion du matériau de densification, et- a second chamber in which the first chamber is located and heating elements configured to heat the densification material above a melting temperature of the densification material, and
- des dispositifs de mise sous vide de la cavité et de mesure de la température.- cavity vacuum and temperature measurement devices.
Lors de cette densification, des effluents sont générés et comprennent par exemple des vapeurs de silicium (Si) et du monoxyde de silicium (SiO). On a constaté que ces effluents dégradent le four et accélèrent son vieillissement. C’est notamment le cas des matériaux isolants du four et des dispositifs précités, qui peuvent réagir avec ces effluents et se dégrader.During this densification, effluents are generated and include, for example, silicon (Si) vapours and silicon monoxide (SiO). These effluents have been found to degrade the furnace and accelerate its ageing. This is particularly the case for the insulating materials of the furnace and the aforementioned devices, which can react with these effluents and degrade.
La présente invention a pour but d’apporter une solution à ce problème, qui est simple, efficace et économique.The present invention aims to provide a solution to this problem, which is simple, effective and economical.
L'invention concerne un four pour la densification d’une pièce en matériau composite à matrice céramique, ce four comportant :The invention relates to an oven for the densification of a part made of ceramic matrix composite material, this oven comprising:
- une première chambre comportant une cavité configurée pour recevoir la pièce ainsi qu’un creuset comportant un matériau céramique de densification de cette pièce,- a first chamber comprising a cavity configured to receive the part as well as a crucible comprising a ceramic material for densifying this part,
- une seconde chambre dans laquelle est située la première chambre ainsi que des éléments de chauffage configurés pour chauffer le matériau de densification au-delà d’une température de fusion du matériau céramique de densification,- a second chamber in which the first chamber is located as well as heating elements configured to heat the densification material above a melting temperature of the ceramic densification material,
- au moins un dispositif de mise sous vide de ladite cavité,- at least one device for placing said cavity under vacuum,
- au moins un dispositif de mesure de la température dans ladite seconde chambre, et- at least one device for measuring the temperature in said second chamber, and
- au moins une unité de commande du four, et en particulier de ses éléments de chauffage et dispositifs,- at least one control unit for the oven, and in particular for its heating elements and devices,
caractérisé en ce que ladite première chambre est équipée d’un filtre à effluents.characterized in that said first chamber is equipped with an effluent filter.
La présente invention propose ainsi de filtrer les effluents de façon à retenir les particules ou composés susceptibles d’accélérer le vieillissement du four, ou à dégrader ces particules ou composés. Des réactions chimiques de dégradation peuvent par exemple intervenir entre des composés des effluents et le ou les matériaux du filtre.The present invention thus proposes to filter the effluents so as to retain the particles or compounds likely to accelerate the aging of the furnace, or to degrade these particles or compounds. Chemical degradation reactions can for example occur between compounds of the effluents and the material(s) of the filter.
Dans la présente demande, on entend par effluent un gaz provoqué par le chauffage du matériau de densification et/ou par les produits utilisés lors du chauffage ou situés dans le four. On entend par filtre, un élément capable de retenir ou dégrader des particules ou composés d’un effluent.In this application, effluent means a gas caused by the heating of the densification material and/or by the products used during heating or located in the furnace. Filter means an element capable of retaining or degrading particles or compounds of an effluent.
On comprend donc que le four selon l’invention aura une durée de vie améliorée par rapport aux fours de la technique antérieure.It is therefore understood that the oven according to the invention will have an improved service life compared to ovens of the prior art.
Le four selon l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison les unes avec les autres :
- le filtre à effluents comprend plusieurs couches superposées ;
- les couches sont différentes ;
- les couches sont identiques ;
- le filtre ou chacune des couches est réalisé dans un matériau choisi parmi du carbone et de l’alumine par exemple ;
- le filtre est recouvert d’une grille ou est porté par une cassette, de préférence en molybdène ;
- le filtre ou chacune des couches a une forme générale parallélépipédique dont la longueur est comprise entre 20 et 80cm, et la largeur est comprise entre 20 et 80cm ;
- le filtre ou chacune des couches a une épaisseur comprise entre 5 et 30mm.
- le filtre est situé en sortie de la première chambre, c’est-à-dire au niveau d’une sortie d’effluents ou d’un passage de sortie de gaz de la première chambre ; dans le cas où la sortie serait située au sommet de la chambre, le filtre serait situé au sommet de la chambre ; selon la géométrie du four, le filtre pourrait être placé ailleurs qu’au sommet ;
- the effluent filter consists of several superimposed layers;
- the layers are different;
- the layers are identical;
- the filter or each of the layers is made of a material chosen from carbon and alumina for example;
- the filter is covered with a grid or is carried by a cassette, preferably made of molybdenum;
- the filter or each of the layers has a general parallelepiped shape whose length is between 20 and 80cm, and the width is between 20 and 80cm;
- the filter or each of the layers has a thickness between 5 and 30mm.
- the filter is located at the outlet of the first chamber, i.e. at an effluent outlet or a gas outlet passage of the first chamber; in the case where the outlet is located at the top of the chamber, the filter would be located at the top of the chamber; depending on the geometry of the furnace, the filter could be placed elsewhere than at the top;
-- le four comprend une troisième chambre dans laquelle est située la première chambre, cette troisième chambre ayant par exemple une forme générale cylindrique avec un diamètre supérieur ou égal à 1m, voire 2m, et une hauteur supérieure ou égale à 1m, voire 2m ;-- the oven comprises a third chamber in which the first chamber is located, this third chamber having for example a generally cylindrical shape with a diameter greater than or equal to 1m, or even 2m, and a height greater than or equal to 1m, or even 2m;
-- les chambres sont espacées les unes des autres ;-- the rooms are spaced apart from each other;
-- les éléments de chauffage sont des barreaux résistifs ;-- the heating elements are resistive bars;
-- ledit au moins un dispositif de mesure est un thermocouple ;
- le four comprend en outre un plateau mobile verticalement qui est logé dans la première chambre et qui est relié à un actionneur relié à ladite au moins une unité.
- the oven further comprises a vertically movable tray which is housed in the first chamber and which is connected to an actuator connected to said at least one unit.
La présente invention concerne également un procédé de densification d’une pièce en matériau composite à matrice céramique, au moyen d’un four tel que décrit ci-dessus, comprenant les étapes consistant à :The present invention also relates to a method for densifying a part made of ceramic matrix composite material, using an oven as described above, comprising the steps of:
a) suspendre ou poser une pièce au-dessus d’un creuset dans la première chambre, la pièce comportant un renfort noyé dans une matrice céramique, le renfort étant obtenu par tissage de fibres de carbure de silicium, et le creuset comportant un mélange à base de silicium comme matériau de densification, et(a) suspending or placing a part above a crucible in the first chamber, the part comprising a reinforcement embedded in a ceramic matrix, the reinforcement being obtained by weaving silicon carbide fibres, and the crucible comprising a silicon-based mixture as a densification material, and
b) chauffer ledit mélange à une température supérieure à une température de fusion dudit mélange, qui est par exemple supérieure ou égale à 1400°C.b) heating said mixture to a temperature above a melting temperature of said mixture, which is for example greater than or equal to 1400°C.
La pièce est par exemple une pièce aéronautique.The part is for example an aeronautical part.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :Other features and advantages of the invention will become apparent upon reading the detailed description which follows, for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which:
La
Le procédé débute avec le tissage E1 d’une préforme fibreuse 10 qui jouera le rôle de renfort fibreux de la pièce. Cette préforme 10 est de préférence tissée selon une technique de tissage 3D, connue par ailleurs, par exemple avec une armure du type interlock. Dans cet exemple, la préforme 10 est tissée avec des fibres de carbure de silicium (SiC).The process begins with the weaving E1 of a fibrous preform 10 which will act as a fibrous reinforcement for the part. This preform 10 is preferably woven using a 3D weaving technique, known elsewhere, for example with an interlock type weave. In this example, the preform 10 is woven with silicon carbide (SiC) fibers.
Une fois la préforme 10 terminée, elle est mise en forme et subit une étape E2 de dépôt d’interphase, connue par ailleurs, par exemple du type CVI ou dépôt chimique en phase vapeur (également connue sous le nom CVD pour «Chemical Vapor Deposition»). Dans cet exemple, le matériau d’interphase déposé est du nitrure de bore (BN). Une gaine de BN se forme donc autour des fibres de la préforme 10, ce qui consolide la préforme 10 et bloque la forme donnée lors de la mise en forme.Once the preform 10 is finished, it is shaped and undergoes an interphase deposition step E2, known elsewhere, for example as CVI or chemical vapor deposition (also known as CVD for “ Chemical Vapor Deposition ”). In this example, the deposited interphase material is boron nitride (BN). A BN sheath is therefore formed around the fibers of the preform 10, which consolidates the preform 10 and blocks the shape given during shaping.
A l’issue de cette étape E2 de dépôt d’interphase, on obtient une préforme consolidée 10’ dont les fibres sont revêtues d’une gaine d’interphase. La préforme consolidée 10’ reste toutefois encore très poreuse.At the end of this interphase deposition step E2, a consolidated preform 10’ is obtained whose fibers are coated with an interphase sheath. The consolidated preform 10’ remains, however, still very porous.
Une étape supplémentaire de prédensification de la préforme peut avoir lieu et implique de déposer par CVI du carbure de silicium sur la préforme.An additional step of predensification of the preform can take place and involves depositing silicon carbide on the preform by CVI.
La préforme 10’ ainsi consolidée est alors transférée dans un moule pour subir une étape E3 d’injection d’une barbotine céramique. Dans cet exemple, la barbotine comprend un solvant, ici de l’eau, une poudre céramique, ici du carbure de silicium (SiC), et un liant organique, ici de l’alcool polyvinylique. Lors de cette étape E3, un ou plusieurs filtres sont mis en contact de la préforme 10’ et retiennent les particules céramiques de la barbotine.The preform 10’ thus consolidated is then transferred into a mold to undergo a step E3 of injecting a ceramic slip. In this example, the slip comprises a solvent, here water, a ceramic powder, here silicon carbide (SiC), and an organic binder, here polyvinyl alcohol. During this step E3, one or more filters are placed in contact with the preform 10’ and retain the ceramic particles of the slip.
Dans cet exemple, la concentration de la poudre de SiC dans la barbotine est d’environ 20% en volume. La concentration du liant est pour sa part de 1% en masse par rapport à la masse de poudre de SiC en barbotine.In this example, the concentration of SiC powder in the slip is approximately 20% by volume. The concentration of the binder is 1% by mass relative to the mass of SiC powder in the slip.
Le moule est prévu pour sa part de manière à épouser la forme de la préforme 10’.The mold is designed to fit the shape of the 10’ preform.
Une étape de séchage E4 est alors conduite pour éliminer le solvant de la barbotine. Il s’agit par exemple d’un séchage réalisé en étuve, avec une température comprise entre 60 et 110 °C. De plus, le séchage peut être réalisé dans le moule ou bien hors du moule.A drying step E4 is then carried out to remove the solvent from the slip. This involves, for example, drying in an oven, with a temperature between 60 and 110°C. In addition, drying can be carried out in the mold or outside the mold.
Au cours de l’étape de séchage E4, au sein de la préforme 10’, les particules céramiques de la barbotine décantent et se déposent sur les fibres de la préforme 10’ à mesure que le solvant est éliminé, remplissant ainsi une part des porosités de la préforme 10’. On obtient alors une pièce crue 20.During the drying step E4, within the preform 10’, the ceramic particles of the slip decant and are deposited on the fibers of the preform 10’ as the solvent is removed, thus filling a portion of the porosities of the preform 10’. A green part 20 is then obtained.
La pièce crue 20 ainsi obtenue subit ensuite une étape de densification qui comprend deux sous-étapes à savoir une sous-étape de recuit et de préfrittage E5 et une sous-étape de densification E6.The raw part 20 thus obtained then undergoes a densification step which comprises two sub-steps, namely an annealing and pre-sintering sub-step E5 and a densification sub-step E6.
La sous-étape de recuit et de préfrittage permet de renforcer les connexions entre les particules de la poudre céramique et donc de renforcer la tenue de la pièce crue 20.The annealing and pre-sintering sub-step makes it possible to strengthen the connections between the particles of the ceramic powder and therefore to reinforce the strength of the raw part 20.
Dans cet exemple, le recuit a de préférence lieu sous vide pendant plusieurs heures, à une température prédéterminée. La durée du recuit dépend notamment de la température appliquée. On obtient alors une pièce intermédiaire 30 formée d’une matrice céramique enfermant la préforme 10’.In this example, the annealing preferably takes place under vacuum for several hours, at a predetermined temperature. The duration of the annealing depends in particular on the temperature applied. An intermediate part 30 formed of a ceramic matrix enclosing the preform 10’ is then obtained.
Dans un autre exemple, le recuit pourrait se faire sous gaz neutre, par exemple de l’argon.In another example, the annealing could be done under neutral gas, for example argon.
Lors de la sous-étape de densification E6, la pièce 30 est maintenue en suspension ou posée au-dessus d’un creuset contenant du silicium liquide, jouant le rôle de matériau de densification liquide.During the densification sub-step E6, the part 30 is held in suspension or placed above a crucible containing liquid silicon, acting as a liquid densification material.
En suspension, la pièce 30 a une partie en général inférieure immergée dans le liquide du creuset. Au cours de cette étape de densification E6, la pièce 30 est descendue jusqu’à ce que son extrémité inférieure entre en contact avec le silicium liquide, ou bien le creuset est monté jusqu’à obtenir ce contact. Ce contact permet au silicium de pénétrer par capillarité au sein de la pièce 30 afin de remplir les porosités résiduelles de la pièce 30 et ainsi la densifier.In suspension, the part 30 has a generally lower part immersed in the liquid of the crucible. During this densification step E6, the part 30 is lowered until its lower end comes into contact with the liquid silicon, or the crucible is raised until this contact is obtained. This contact allows the silicon to penetrate by capillarity within the part 30 in order to fill the residual porosities of the part 30 and thus densify it.
Lorsqu’elle est posée, la pièce 30 est située sur un drain qui est en appui au fond du creuset et est immergé dans le liquide du creuset. Ce drain peut être une pièce poreuse configurée pour acheminer par capillarité le liquide vers la pièce. Cette pièce poreuse est de préférence en carbone.When placed, the part 30 is located on a drain which rests on the bottom of the crucible and is immersed in the liquid of the crucible. This drain can be a porous part configured to convey the liquid by capillarity to the part. This porous part is preferably made of carbon.
Cette sous-étape de densification E6 est réalisée à une température supérieure à une température de fusion du mélange, qui est de préférence supérieure ou égale à 1400°C, et est par exemple de 1450°C. La température lors de la sous-étape E6 est supérieure à la température lors de la sous-étape E5.This densification sub-step E6 is carried out at a temperature higher than a melting temperature of the mixture, which is preferably greater than or equal to 1400°C, and is for example 1450°C. The temperature during sub-step E6 is higher than the temperature during sub-step E5.
Une fois l’infiltration terminée, une étape de refroidissement E7 débute. Au cours de cette étape de refroidissement, la température de la cavité dans laquelle est située la pièce est diminuée selon une rampe de refroidissement qui est comprise entre 800°C et 20°C/h, et qui est par exemple de 600°C/h jusqu’à atteindre une température de la cavité comprise par exemple entre 1100°C et 1250°C.Once the infiltration is complete, a cooling step E7 begins. During this cooling step, the temperature of the cavity in which the part is located is reduced according to a cooling ramp which is between 800°C and 20°C/h, and which is for example 600°C/h until reaching a cavity temperature of for example between 1100°C and 1250°C.
Après refroidissement et solidification du silicium, on obtient une pièce brute 40 ne possédant plus, ou pratiquement plus, de porosités.After cooling and solidification of the silicon, a raw part 40 is obtained which no longer has, or practically no longer has, any porosities.
La
Ce four 50 comprend :This 50 oven includes:
- une première chambre 52 comportant une cavité 54 configurée pour recevoir la pièce 30 ainsi que le creuset 56 comportant le matériau de densification,- a first chamber 52 comprising a cavity 54 configured to receive the part 30 as well as the crucible 56 comprising the densification material,
- une seconde chambre 58 dans laquelle est située la première chambre 52 ainsi que des éléments de chauffage 60 configurés pour chauffer le matériau de densification à la température précitée (qui est supérieure à la température de fusion (1410-1420°C pour le silicium) du matériau de densification),- a second chamber 58 in which the first chamber 52 is located as well as heating elements 60 configured to heat the densification material to the aforementioned temperature (which is higher than the melting temperature (1410-1420°C for silicon) of the densification material),
- au moins un dispositif 62 de mise sous vide de la cavité 54,- at least one device 62 for creating a vacuum in the cavity 54,
- au moins un dispositif 64 de mesure de la température dans la seconde chambre 58, et- at least one device 64 for measuring the temperature in the second chamber 58, and
- au moins une unité 66 de commande du four 50, et en particulier de ses éléments de chauffage 60 et dispositifs 62, 64.- at least one unit 66 for controlling the oven 50, and in particular its heating elements 60 and devices 62, 64.
La cavité 54 de la première chambre 52 est avantageusement étanche et le dispositif 62 de mise sous vide permet d’atteindre un vide dans cette cavité 54 de l’ordre de 10-6bars par exemple bien que cet exemple ne soit pas limitatif. Le dispositif 62 de mise sous vide comprend une ou plusieurs pompes par exemple.The cavity 54 of the first chamber 52 is advantageously sealed and the vacuum device 62 makes it possible to achieve a vacuum in this cavity 54 of the order of 10 -6 bars for example, although this example is not limiting. The vacuum device 62 comprises one or more pumps for example.
La pièce 30 est suspendue dans la cavité 54 et disposée au-dessus du creuset 56 comme évoqué dans ce qui précède, ou alors posée sur un drain comme évoqué ci-dessus.Room 30 is suspended in the cavity 54 and arranged above the crucible 56 as mentioned above, or placed on a drain as mentioned above.
La première chambre 52 peut avoir une forme générale parallélépipédique et par exemple cubique.The first chamber 52 may have a general parallelepiped shape and for example a cubic shape.
Le four 50 est en général configuré pour déplacer la pièce 30 vers le creuset 56, ou le creuset 56 vers la pièce 30, pour imprégner la pièce 30 avec le silicium liquide, comme évoqué également dans ce qui précède.The furnace 50 is generally configured to move the part 30 toward the crucible 56, or the crucible 56 toward the part 30, to impregnate the part 30 with the liquid silicon, as also discussed in the foregoing.
Dans l’exemple représenté, c’est le creuset 56 qui est déplacé vers le haut et vers la pièce 30 au moyen d’un plateau 68 mobile verticalement qui est logé dans la première chambre 52 et qui est relié à un actionneur 70 relié à l’unité 66. Le creuset 56 repose sur le plateau 68.In the example shown, it is the crucible 56 which is moved upwards and towards the part 30 by means of a vertically movable plate 68 which is housed in the first chamber 52 and which is connected to an actuator 70 connected to the unit 66. The crucible 56 rests on the plate 68.
La seconde chambre 58 est de préférence une chambre d’isolation ou isolante, c’est-à-dire qu’elle comprend de préférence des matériaux isolants thermiquement.The second chamber 58 is preferably an insulation or insulating chamber, that is, it preferably comprises thermally insulating materials.
La seconde chambre 58 peut avoir une forme générale parallélépipédique et par exemple cubique.The second chamber 58 may have a general parallelepiped shape and for example a cubic shape.
Les éléments de chauffage 60 se présentent par exemple sous forme de barreaux, qui sont disposés de chaque côté de la première chambre 52 et qui sont de préférence des barreaux résistifs alimentés en électricité par l’unité 66.The heating elements 60 are, for example, in the form of bars, which are arranged on each side of the first chamber 52 and which are preferably resistive bars supplied with electricity by the unit 66.
Le ou chaque dispositif 64 de mesure de température est par exemple un thermocouple également relié à l’unité 66. Le ou chaque dispositif 64 mesure la température dans la deuxième chambre 58n, ce qui permet d’estimer par calcul la température dans la cavité 54.The or each temperature measuring device 64 is for example a thermocouple also connected to the unit 66. The or each device 64 measures the temperature in the second chamber 58n, which makes it possible to estimate by calculation the temperature in the cavity 54.
Le four 50 peut en outre comprendre une troisième chambre 72 dans laquelle est située la deuxième chambre 58.The oven 50 may further comprise a third chamber 72 in which the second chamber 58 is located.
La troisième chambre 72 peut avoir une forme générale cylindrique.The third chamber 72 may have a generally cylindrical shape.
Cette troisième chambre 72 a par exemple un diamètre supérieur ou égal à 1m, voire 2m, et une hauteur supérieure ou égale à 1m, voire 2m.This third chamber 72 has for example a diameter greater than or equal to 1m, or even 2m, and a height greater than or equal to 1m, or even 2m.
Dans l’exemple représenté, on constate que les chambres 52, 58, 72 sont espacées les unes des autres, et sont ainsi séparées les unes des autres par des lames d’air.In the example shown, it can be seen that the chambers 52, 58, 72 are spaced apart from each other, and are thus separated from each other by air gaps.
La première chambre 52 du four 50 selon l’invention est équipée d’au moins un filtre à effluents 80, c’est-à-dire un filtre 80 destiné à être traversé par les effluents 82 générés lors de la densification de la pièce 30.The first chamber 52 of the oven 50 according to the invention is equipped with at least one effluent filter 80, that is to say a filter 80 intended to be passed through by the effluents 82 generated during the densification of the part 30.
Dans l’exemple représenté, le filtre 80 est situé au sommet de la première chambre 52, comme dans l’exemple représenté. Il est par exemple situé au niveau d’une cheminée d’évacuation de gaz.In the example shown, the filter 80 is located at the top of the first chamber 52, as in the example shown. It is for example located at the level of a gas evacuation chimney.
Le filtre 80 peut comprendre plusieurs couches 80a, 80b, …, 80i superposées, comme cela est mieux visible à la
Les paramètres géométriques (porosité, surface spécifique, diamètre de pores, etc.) du filtre 80 et des couches 80a, 80b, …, 80i sont de préférence choisis pour favoriser les échanges entre les effluents et le filtre tout en limitant les pertes de charge.The geometric parameters (porosity, specific surface area, pore diameter, etc.) of the filter 80 and the layers 80a, 80b, …, 80i are preferably chosen to promote exchanges between the effluents and the filter while limiting pressure losses.
Le filtre 80 ou chacune des couches 80a, 80b, …, 80i est réalisé dans un matériau choisi parmi du carbone et de l’alumine.The filter 80 or each of the layers 80a, 80b, …, 80i is made of a material chosen from carbon and alumina.
Pour les couches en carbone, il peut par exemple s’agir de couches Kreca Flet® C et G commercialisées par la société Kureha, ou de couches Calcarb® Graphite Soft Felt commercialisées par la société Mersen. Ces couches sont à l’origine commercialisées pour leur fonction d’isolation thermique.For carbon layers, these may be, for example, Kreca Flet® C and G layers marketed by Kureha, or Calcarb® Graphite Soft Felt layers marketed by Mersen. These layers were originally marketed for their thermal insulation function.
Le carbone est destiné à réagir avec du monoxyde de silicium pour générer à la place du monoxyde de carbone et du carbure de silicium, selon la formule suivante.The carbon is intended to react with silicon monoxide to generate carbon monoxide and silicon carbide instead, according to the following formula.
2C + SIO -> SiC + CO2C + SIO -> SiC + CO
L’alumine est destinée à réagir avec les vapeurs de silicium pour former du dioxyde de silicium et de l’aluminium selon la formule suivante.Alumina is intended to react with silicon vapors to form silicon dioxide and aluminum according to the following formula.
2Al2O3 + 3Si -> 3SiO2+ 4 Al2Al 2 O3 + 3Si -> 3SiO 2 + 4 Al
Le filtre 80 peut être recouvert d’une grille 84 ou être porté par une cassette 86, de préférence en molybdène pour ne pas se dégrader au contact des effluents 82.The filter 80 can be covered with a grid 84 or be carried by a cassette 86, preferably made of molybdenum so as not to deteriorate on contact with the effluents 82.
Le filtre 80 ou chacune des couches 80a, 80b, …, 80i peut avoir une forme générale parallélépipédique dont la longueur est comprise entre 20 et 80cm, et la largeur est comprise entre 20 et 80cm.The filter 80 or each of the layers 80a, 80b, …, 80i may have a general parallelepiped shape whose length is between 20 and 80cm, and whose width is between 20 and 80cm.
Le filtre 80 ou chacune des couches 80a, 80b, …, 80i peut avoir une épaisseur E comprise entre 5 et 30mm. Les épaisseurs E des couches peuvent être identiques ou différentes.The filter 80 or each of the layers 80a, 80b, …, 80i may have a thickness E of between 5 and 30 mm. The thicknesses E of the layers may be identical or different.
La présente invention est particulièrement avantageuse pour la fabrication d’une pièce en CMC du type SiC/SiC bien que d’autres types de CMC puissent être obtenusThe present invention is particularly advantageous for the manufacture of a CMC part of the SiC/SiC type although other types of CMC can be obtained.
La présente invention concerne en outre un procédé de densification d’une pièce 30 en CMC, aussi appelé procédé de siliciuration, au moyen du four 50. Ce procédé comprend pour l’essentiel les étapes précitées consistant à :The present invention further relates to a method of densifying a CMC part 30, also called a siliciding method, using the oven 50. This method essentially comprises the aforementioned steps consisting of:
a) suspendre ou poser la pièce 30 au-dessus du creuset 56 dans la première chambre 52, le creuset 56 comportant de préférence un mélange à base de silicium comme matériau de densification, eta) suspending or placing the part 30 above the crucible 56 in the first chamber 52, the crucible 56 preferably comprising a silicon-based mixture as densification material, and
b) chauffer ce mélange à une température supérieure à une température de fusion dudit mélange. Cette étape b) peut comprendre une sous-étape préliminaire de recuit de la pièce, à une température inférieure à la température de fusion du mélange.b) heating this mixture to a temperature above a melting temperature of said mixture. This step b) may include a preliminary sub-step of annealing the part, at a temperature below the melting temperature of the mixture.
Claims (12)
- une première chambre (52) comportant une cavité (54) configurée pour recevoir la pièce (30) ainsi qu’un creuset (56) comportant un matériau céramique de densification de cette pièce,
- une seconde chambre (58) dans laquelle est située la première chambre (52) ainsi que des éléments de chauffage (60) configurés pour chauffer le matériau de densification au-delà d’une température de fusion du matériau céramique de densification,
- au moins un dispositif (62) de mise sous vide de ladite cavité (54),
- au moins un dispositif (64) de mesure de la température dans ladite seconde chambre (58), et
- au moins une unité (66) de commande du four, et en particulier de ses éléments de chauffage (60) et dispositifs (62, 64),
caractérisé en ce que ladite première chambre (52) est équipée d’un filtre (82) à effluents (84).Oven (50) for the densification of a part (30) made of ceramic matrix composite material, this oven (50) comprising:
- a first chamber (52) comprising a cavity (54) configured to receive the part (30) as well as a crucible (56) comprising a ceramic material for densifying this part,
- a second chamber (58) in which the first chamber (52) is located as well as heating elements (60) configured to heat the densification material above a melting temperature of the ceramic densification material,
- at least one device (62) for placing said cavity (54) under vacuum,
- at least one device (64) for measuring the temperature in said second chamber (58), and
- at least one unit (66) for controlling the oven, and in particular its heating elements (60) and devices (62, 64),
characterized in that said first chamber (52) is equipped with a filter (82) for effluents (84).
a) suspendre ou poser une pièce (30) au-dessus d’un creuset (56) dans la première chambre (52), la pièce (30) comportant un renfort noyé dans une matrice céramique, le renfort étant obtenu par tissage de fibres de carbure de silicium, et le creuset (56) comportant un mélange à base de silicium comme matériau de densification, et
b) chauffer ledit mélange à une température supérieure à une température de fusion dudit mélange.Method for densifying a part (30) made of ceramic matrix composite material, by means of an oven (50) according to one of the preceding claims, comprising the steps of:
a) suspending or placing a part (30) above a crucible (56) in the first chamber (52), the part (30) comprising a reinforcement embedded in a ceramic matrix, the reinforcement being obtained by weaving silicon carbide fibers, and the crucible (56) comprising a silicon-based mixture as densification material, and
b) heating said mixture to a temperature above a melting temperature of said mixture.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3063724A1 (en) * | 2017-03-08 | 2018-09-14 | Safran Ceramics | PROCESS FOR INFILTRATION OF A POROUS PREFORM AND ASSOCIATED FURNACE |
CN109396399A (en) * | 2018-12-13 | 2019-03-01 | 吉林大学 | The preparation facilities and preparation method of a kind of metal-base composites of Pressure Infiltration in conjunction with negative-pressure adsorption |
-
2023
- 2023-02-20 FR FR2301536A patent/FR3145972A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3063724A1 (en) * | 2017-03-08 | 2018-09-14 | Safran Ceramics | PROCESS FOR INFILTRATION OF A POROUS PREFORM AND ASSOCIATED FURNACE |
CN109396399A (en) * | 2018-12-13 | 2019-03-01 | 吉林大学 | The preparation facilities and preparation method of a kind of metal-base composites of Pressure Infiltration in conjunction with negative-pressure adsorption |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"Chemical Vapour Deposition (CVD) : Advances, Technology, and Applications", 7 June 2019, CRC PRESS, ISBN: 978-1-315-11790-4, article COLTELLI MARIA-BEATRICE ET AL: "Chemical vapour infiltration of composites and their applications : Advances, Technology, and Applications", pages: 363 - 390, XP093083308, DOI: 10.1201/9781315117904-8 * |
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