Résumé
Les fibres de carbone sont des matériaux de choix en tant que renfort pour composites. Cependant, leur incorporation dans des matrices de composites pour une utilisation sous air et à température élevée est limitée par leur oxydation à partir de 300°C. Cette étude se concentre sur la protection des surfaces de graphite contre l’oxydation à l’aide d’une barrière spécifique limitant la diffusion de l’oxygène, d’épaisseur en deçà de 100 nm, réalisée par dépôt par couches atomiques (atomic layer deposition, ALD). A l’inverse des revêtements d’épaisseur micrométrique protecteurs des pièces composites C/C, l’innovation de ce revêtement réside dans l’aspect couche mince, et constitue une avancée vers la protection des fibres de carbone dans un tissé de torons.En tant que barrière de diffusion, la combinaison de nanocouches alumine et silice présente une haute efficacité ainsi qu’une stabilité thermique dans une plage de température susceptible de convenir pour des applications en composites HT [1]. En effet, la silice vitrifiée ne présente pas de transition de phase jusqu’à 1500°C, et un coefficient de diffusion en dessous de 10-15 cm2.s-1 pour ces températures [2]. De plus, une interface alumine-carbone permet la limitation de la diffusion du carbone dans le revêtement, au contraire d’une interface silice-carbone, qui entraînerait la création de pores avec la volatilisation de CO [3, 4]. Le rôle de la silice est d’accommoder les déformations volumiques liées aux transformations de phase de nano-alumine sous température [2, 3]. La mullite, formée à l’interface alumino-silice, mène à une structure 3D du revêtement, contenant une structure cristalline orientée parallèlement au substrat de graphite, permettant une diminution des occurrences d’intra-délamination du revêtement [1, 3].En résumé, des nanocouches structurées de Al2O3-SiO2 ont été déposées par ALD sur une surface texturée de graphite dans une gamme d’épaisseurs inférieure à 100 nm. Leurs propriétés sont caractérisées en oxydation sous flux d’air synthétique.