Fibres de carbone

Fibres de carbone


bobine en fibre de carbone
Il existe deux types de fibres de carbone, celles à haute sistance (HR)  issues d'une  mise  en  œuvre  par  carbonisation,  celles  à  haut  module(HM)  issues  d'une fabrication par graphitisation.
La fabrication des fibres de carbone fait  appel à une technologie ts délicate dont le processus est décrit succinctement ci-dessous :
-   Fabrication de précurseur.

-   Etirage (orientation).

-    Oxydation (220°C) dans l’air sous tension.

-   Carbonisation  à  1500°C  sous  atmosphère  inerte  pour  les  fibres  de carbone à haut sistance, ou graphitisation à 3000°C sous inerte pour les fibres de carbone à haut module.

Les caractéristiques des fibres de carbone sont les suivantes : Les fibres issues de la carbonisation :

-   Pureté : 97 à 98% de carbone.

-   Masse volumique : 1800 Kg/m3.

-   Résistance en traction : 3000 à 5000 Mpa.

-   Module en traction : environ 250 GPa.

-   Diamètre (µ m) : 5 à 7.

Les fibres issues de la graphitisation :

-   Pureté : 99% de carbone.

-   Masse volumique : 1800 Kg/m3.

-   Résistance en traction : 2500 à 3000 Mpa.

-   Module en traction : environ 500 GPa.

-   Diamètre (µ m) : 5 à 7.
Les fibres de carbone ont une ts bonne tenue thermique et faible coefficient de dilatation. De plus, les fibres de carbones sont inertes à température ambiante et vis-à-vis de la plupart des agents chimiques.
Le tableau  II-6 sume  les  propriétés  mécaniques  des  fibres  de carbones en           comparaison  à  lacier.  En  sens  de  traction  (transversal),  on                                        compare     les caractéristiques du composites carbone à celles de l’acier E235, on constate que ce dernie est   mieux  adapté, par contre dans le sens   longitudinal (en traction ou ecompression), le composite de carbone  ele tissu de fibre de carbone  sont plus sistant, voire  caractéristiques nettement supérieures que celles des aciers. C’est pourquoi  les fibres de carbone ainsi que leur composites sont utilisés pour  reprendre les effets de traction dans le sens longitudinal de la pièce renforcée.

Propriétés mécaniques des fibres de carbone


Caractéristiques générales des fibres de carbone :

Les avantages et les inconvénients des fibres de carbone [8].

Avantages
Inconvénients
-Grandsistance a la fatigue et a la déformation.
-Légèreté.
-Grande sistance à lusure.
-Absorption des vibrations.
- Grande stabilité dimensionnelle.
- Grande stabilité thermique(le carbone est pratiquement incombustible).
- Grande stabilité à la corrosion.
-Bonnes conductivités thermique et électrique.
-Transparence aux rayons.


Les fibres citées sont les plus utilisées, il existe néanmoins d’autres types de fibres renforts. On peut citer:
-Prix ts élevé.
-Précautions à prendre dans la mise en œuvre (fibres cassantes).
-Tenue limitée aux chocs et à l’abrasion.
-Mauvais comportement chimique.
-Adhésion difficile avec lessines.

Les fibres citées sont les plus utilisées, il existe néanmoins d’autres types de fibres renforts. On peut citer:
- Les fibres à base de bore, carbure de bore et de silicium.
- Les fibres à bases de silice ou de quartz.
- Le polyéthylène [4].
Le tableau II-8 résume les principales caractéristiques des fibres déjà citées.

Principales caractéristiques des fibres de carbone


Fibres
Diamètre
mono-filament
(micron)
Masse
spécifique
(Kg/dm3)
Résistance
traction
(MPa)
Résistance
compression
(MPa)
Résistance
flexion
(MPa)
Module
flexion
(GPa)
Verre E
4 - 13
2,54 - 2,55
3200 -3500
900
1 100
73 - 74
Verre B
9 -10
2,48
3700 - 4500
1 100
1 300
86 - 87
Carbone HR
7 - 8
1,75 - 1,78
3000 - 5000
900 - 1100
1 200
230 - 250
Carbone IM
..........
1,7
3 900
..........
..........
..........
Carbone HM
5 - 7
1,81 - 1,96
2500 - 3000
1 300
..........
..........
Aramide
12 - 19
1,45
2700 - 2900
190 - 280
600
130 - 135
Bore
100 - 140
2,63
3200 - 3500
..........
..........
390 - 420
Silice
22
..........
3200 - 3900
..........
..........
62 - 72
Polyamide
14
1,14
900 - 1000
..........
..........
5,6
Polyester
12
1,38
800 - 1200
..........
..........
13,4