Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 201-211 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:01988002303020100

Endommagement et microstructure de composites céramique-céramique sollicités thermiquement

P. Lamidieu et C. Gault

UA CNRS 320, ENSCI, 47 avenue A. Thomas, 87065 Limoges, France

Abstract
The behaviour of ceramic-ceramic composites submitted to thermal sollicitations has been studied using two non destructive techniques : measurements of the mean elastic moduli by an ultrasonic pulse-echo method at high temperature, and in situ testing of the thermal fatigue damage by ultrasonic spectroscopy. The paper firstly deals with the experimental methods, specifically developped for ceramic composite operations. Then two SiC fiber reinforced composites have been studied : one with a 2D fiber arrangement and a SiC matrix, the other with a 3D fiber arrangement and a SiO2 matrix. The observed variations of elastic moduli with temperature (up to 1 400 °C in an oxidizing atmosphere) and of the parameters used for thermal fatigue characterization, have been related to microstructural evolutions and phase transformations occurring in the matrix and the fiber.

Résumé
La caractérisation du comportement de composites céramique-céramique soumis à des sollicitations thermiques a été effectuée à partir de deux techniques non destructives : mesure des modules d'élasticité moyens par échographie ultrasonore haute température, et contrôle par spectroscopie ultrasonore in situ de l'endommagement en fatigue thermique. Après une description des ensembles expérimentaux spécifiquement mis au point pour l'étude de ces matériaux, des résultats sont donnés pour deux composites à base de fibres longues SiC : l'un à matrice SiC réalisé en tissage 2D, l'autre à matrice SiO2 réalisé en tissage 3D. Les variations de module d'élasticité en fonction de la température (jusqu'à 1 400 °C en atmosphère oxydante), et des paramètres d'évaluation de l'endommagement en fatigue thermique, ont été corrélées avec les évolutions de microstructure et de changement de phase de la matrice et de la fibre.

PACS
6220M - Fatigue, brittleness, fracture, and cracks.
8140N - Fatigue, embrittlement, and fracture.

Key words
carbon fibre reinforced composites -- fatigue -- silicon compounds -- microstructure -- thermally solicitated ceramic ceramic composites -- mean elastic moduli -- ultrasonic pulse echo method -- thermal fatigue damage -- ultrasonic spectroscopy -- elastic moduli -- 1400 degC -- SiC fiber reinforced composites -- SiO sub 2 matrix -- SiC fiber reinforced SiO sub 2