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Fibres de carbone
 |
| bobine en fibre de carbone |
La fabrication des fibres de carbone fait
appel à une technologie très 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 résistance, 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 très 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.
Les fibres de carbone ont une très 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 résume
les
propriétés
mécaniques des
fibres de carbones en comparaison
à
l’acier.
En
sens de traction (transversal), on compare les caractéristiques du composites carbone à celles de l’acier E235, on constate que ce
dernier est mieux adapté, par contre dans le sens longitudinal (en traction ou en
Propriétés mécaniques des fibres de carbone
Caractéristiques générales des fibres de carbone :
Les avantages et les inconvénients des fibres de carbone [8].
Avantages
|
Inconvénients
|
-Grand
résistance a la fatigue
et a la déformation.
-Légèreté.
-Grande résistance à l’usure.
-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 très 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 les résines.
|
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
|