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Matriaux composites

1.Dfinition :

Les matriaux composites sont des matriaux qui associent deux ou

plusieurs matriaux (mtalliques, minraux et organiques), pour obtenir

une combinaison de proprits partir des ces matriaux.

2. Composition:

la composition dun matriau composite est la base dau moins

deux composants: le renfort et la matrice, qui doivent tre

compatibles entre eux, ce qui ncessite lintroduction dun agent de

liaison linterface.

Matriau composite

Renfort Matrice compatibilit

Agent de liaison

Exemple :

Bton arm est matriau composite ; compos de

- Bton (mlange : pte de ciment et granulats) : meilleure rsistance la

compression ;

- Aciers (armatures) : meilleure rsistance la traction

Matriau composite Bton arm

Renfort Aciers

Matrice Bton

Agent de liaison pte (le liant; ciment)

Effort de compression

Effort de Traction

3. Grandes classes MC:

3. Les grandes Classes des matriaux composites :

On distingue, gnralement, deux grandes familles

1. Les composites de grande diffusion (GD), est lassociation renfort fibre

de verre (les mtaux) rsine polyester. Ces composites apportent des

proprits mcaniques intressantes et ils sont peu coteux, occupent une

large part de march,

2. Les composites hautes performances (HP), dont les caractristiques

mcaniques spcifiques sont suprieures celles utilisent dans la

composites (GD), gnralement on utilise comme renforts les fibres de

carbone ou daramide (kevlar) avec des rsines poxydes. Les cots de ces

matriaux sont levs.

4. Composants du MC:

1. Le Renfort :

Les renforts sont en gnrale des fibres qui contribuent

amliorer la rsistance mcanique et la rigidit des

matriaux composites. Elles constituent une fraction

volumique comprise entre 30 et 70 % (rapport du volume de

fibres au volume total du composite). Les fibres se

prsentent sous forme de filaments de plus ou moins grande

longueur dont les qualits recherches sont les suivantes :

bonnes caractristiques mcaniques ;

lgret ;

rsistance thermique ;

compatibilit avec les rsines ;

adaptabilit aux procds de mise en oeuvre ;

faible prix.

Architectures de renforcement Afin damliorer les caractristiques mcaniques des structures en composites, il est ncessaire de jouer sur la architecture des renforts pour apporter une bonne rsistante adapte aux contraintes mcaniques.

On rencontre plusieurs architectures du renforts :

1. Unidirectionnelle ;

ex. fibres de verres

2. Multidirectionnelle alatoire ;

ex. mat

3. Oriente :

ex. comme le tissu

4. Tridimensionnelle;

Diffrents types des fibres :

Deux grandes catgories peuvent tre distingues :

1. les fibres hautes performances : fibres de verre, de

carbone, daramide, ou de bore qui ont une fonction

mcanique prpondrante mais il existe galement quelques

fibres synthtiques qui ont dexcellentes proprits

thermiques.

2. les fibres utilisation particulire : Ce sont des fibres

dorigine naturelle (bois, coton, papier...) synthtique

(polyamide, polyester...) ou mtallique.

Elles sont employes pour des applications trs spciales

telles que revtement thermique, isolant lectrique,

lment dcoratif.

Ces fibres se prsentent comme :

des ensembles linaires (fil, mche) ;

des ensembles surfaciques (tissu, mat) ;

des ensembles multidimensionnels : tissage trois

dimensions.

2. La matrice:

La matrice est un matriau soit organique, minrale ou

mtallique mais le plus souvent organique. Elle a pour rle de :

- Lier les fibres de renforts,

- Rpartir les contraintes,

- Apporter la tenue chimique de la structure,

- Donner la forme dsire au produit final.

Les deux types de rsines qui sont, actuellement, utilises:

- des rsines thermodurcissables ; polymres

thermodurcissables. (ex. les rsines poxy)

- des rsines thermoplastiques ; polymres thermoplastiques

(ex. les polycarbonates)

Domaine dapplication

Applications - Production de bateaux , aronautiques - Revtements - Btiments : faade, articles sanitaires - Travaux public : coffrages - Panneaux sandwiches pour camions isothermes

La mise en uvre des M.C

Moulage au contact : Principe

Procd manuel pour la ralisation de pices partir de rsines

thermodurcissables, temprature ambiante et sans pression. Les

renforts sont dposs sur le moule et imprgns de rsine liquide,

acclre et catalyse. Aprs durcissement de la rsine, la pice est

dmoule.

Matires premires

Renforts : mats, tissus de fibre de verre, de carbone ou

d'aramide (taux de renfort volumique allant jusqu 35 % dans le

cas du verre)

Rsines : polyesters, poxy, phnoliques, vinylesters

Divers : catalyseur, acclrateur, charges, pigments, agent de

dmoulage, actone

Autre procds:

Moulage par projection simultane

Moulage sous vide

Moulage par injection basse pression de rsine

Etc.

Moulage par projection

simultane

Moulage sous vide

Moulage par injection basse

pression de rsine