THE CVI-PROCESSING OF CERAMIC MATRIX COMPOSITES

Résumé
Les céramiques peuvent, dans des conditions particulières, être déposées à partir de précurseurs gazeux au sein de substrats poreux. Ce procédé, désigné par infiltration chimique en phase vapeur (CVI) est particulièrement indiqué pour l'élaboration des matériaux composites à matrice céramique (CMC). Le remplissage d'un pore par CVI résulte de deux phénomènes : (i) une réaction de surface et (ii) un transfert de masse des réactifs et des produits dans la phase gazeuse. En CVI isotherme/isobare, les transferts de masse se font uniquement par diffusion. Il en résulte que la CVI doit être conduite à basse température et pression réduite pour donner un dépôt homogène en épaisseur le long des pores. En CVI forcée, les transferts de masse se font par convection forcée due à un gradient de pression. De plus un gradient inverse de température est appliqué. Il en résulte une vitesse de dépôt beaucoup plus élevée. La faisabilité du procédé CVI est établie pour diverses matrices incluant le carbone et Sic.

Abstract
Under specific conditions, ceramics can be deposited from gaseous precursors within porous substrates. This technique, referred to as chemical vapor infiltration (CVI) is particularly suited to the preparation of ceramic matrix composites (CMC). Pore filling by CVI results from two simultaneous phenomena : (i) a surface reaction and (ii) mass transfers of the reactants and products in the gas phase. In isothermal/isobaric CVI, mass transfers occur only by diffusion. As a result. ICVI has to be performed at low temperatures and under reduced pressures in order to lead to a deposit homogeneous in thickness along the pores. In forced-CVI, mass transfers are by forced convection due to a pressure gradient. Moreover, an inverse thermal gradient is applied resulting both in a much higher deposition rate. The feasibility of the CVI process is established for a number of ceramic matrices including carbon and Sic.