Note ABES Elaboration de voies innovantes pour la protection contre l’oxydation de matériaux composites carbone/carbone utilisés en aéronautique Development of innovative solutions for the protection against oxidation of carbon/carbon composite materials used in aeronautics Phosphate d’aluminium Composite materials C/C Aeronautics Anti-oxidation protection Glasses Ceramics Composites à fibres de carbone Oxydation Verre de silice Matériaux céramiques Structure électronique Avions Freins Matériaux Les travaux de cette thèse ont été menés en collaboration entre l’UCCS et l’entreprise Safran Landing Systems (Safran LS) et ont porté sur l’élaboration d’une nouvelle voie de protection anti-oxydation (PAO) pour des matériaux composites carbone/carbone (C/C) commercialisés comme composants de freins d’avion. Le principe de cette PAO innovante est basé sur une barrière de diffusion amorphe silicatée dite interne car appliquée sous la surface du composite C/C, combinée à une phase aluminophosphate qui joue un rôle piège pour les catalyseurs d’oxydation. Cette PAO est formée par l’imprégnation des porosités du composite C/C par un mélange de précurseurs liquide, suivi d’un traitement thermique. Plusieurs voies d’imprégnation du composite C/C ont été explorées : (i) une imprégnation séquentielle du composite C/C avec une première couche d’aluminophosphate et une deuxième couche de phase vitreuse (ou inversement) ou (ii) une imprégnation simultanée du matériau avec un mélange combinant les précurseurs des deux phases. Dans un premier temps, une étude des évolutions chimiques (par RMN, micro-tomographie X synchrotron et DRX) et morphologiques (par MEBE-HT) à haute température de l’aluminophosphate a été effectuée. Cette étude a permis de comprendre l’origine de la perte d’efficacité de l’aluminophosphate après un flash thermique à 1200 °C. Puis, pour les deux voies d’imprégnation que nous avons développées, des tests de performance des PAO ont été menées en condition industrielle et des caractérisations (par RMN, MEBE-HT, analyses thermiques ATD, ATG, HSM) ont permis de relier ces performances à la structure chimique des PAO. Nous avons montré que certaines formulations de PAO séquentielles permettent d’améliorer les performances anti-oxydation en comparaison aux performances d’une PAO industrielle basée seulement sur de l’aluminophosphate. This work has been developed as part of a collaboration between the UCCS laboratory and the Safran Landing Systems (Safran LS) company. The aim of this work was to elaborate a new anti-oxidation protection (AOP) for carbon/carbon (C/C) composites marketed as airplane brakes components. The principle of this innovative AOP is based on a so-called internal silicate vitreous diffusion barrier because it is applied under the surface of the C/C composite, combined with an aluminophosphate phase which has a trapping role for the oxidation catalysts. This PAO is formed by impregnating the porosities of the C/C composite with a liquid mixture of precursors, followed by a heat treatment. Several ways of impregnating the C/C composite have been explored: (i) a sequential impregnation of the C/C composite with a first layer of aluminophosphate and a second layer of vitreous phase (or vice versa) or (ii) a simultaneous impregnation of the material with a mixture combining the precursors of the two phases. First, a study of the chemical (by NMR, X-ray micro-tomography synchrotron and XRD) and morphological (by MEBE-HT) evolutions at high temperature of the aluminophosphate was carried out. This study allowed to understand the origin of the loss of efficiency of the aluminophosphate based AOP after a thermal flash at 1200 °C. Then, for the two impregnation routes that we have developed, AOP performance tests were carried out in industrial conditions and characterizations (by NMR, MEBE-HT, thermal analyzes ATD, ATG, HSM) made it possible to link these performances to the chemical structure of the AOP. We have shown that some sequential AOP formulations improve anti-oxidation performance compared to the performance of an industrial AOP based only on aluminophosphate. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 8761512 https://theses.fr/2021LILUR035/abes Rousseau Guillaume Rousseau 1995-10-13 FR 259809462 https://theses.fr/2021LILUR035 2021LILUR035 https://doi.org/10.70675/92760181z7fe7z40f2z8207z53d334973a75 2021-10-26 Chimie des matériaux Université de Lille (2018-2021) 223446556 Doctorat Docteur es non oui Mear François MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 103480234 Montagne Lionel MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 06946524X Combes Christèle MADS_PRESIDENT_DU_JURY 079409075 Caurant Daniel MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 161697208 Alousque Fanny MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 185476112 Fayon Franck MADS_RAPPORTEUR_1 122687345 Gadiou Roger MADS_RAPPORTEUR_2 077815106 École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 148937330 UCCS - Unité de Catalyse et Chimie du Solide MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 161608809 Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 / UCCS MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2 3209 Groupe Safran MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_3 174404727 ddc:660 Mear François Montagne Lionel Combes Christèle Caurant Daniel Alousque Fanny Fayon Franck Gadiou Roger École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord) Unité de catalyse et chimie du solide (UCCS) Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 / UCCS Groupe Safran PDF 8761512 confidentialité 2021-10-26 2026-10-25 confidentialité 2021-10-26 2026-10-25 restriction 2021-10-26 2036-10-14 restriction 2021-10-26 2036-10-14 confidentialité 2021-10-26 2026-10-25