Composites à matrice céramique à conductivité thermique améliorée PDF Download
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Book Description
L'étude se proposait d'accroître la conductivité thermique de composites à matrice céramique multicouche et autocicatrisante au moyen du procédé d'imprégnation par le silicium liquide. L'introduction préalable de xérogels de carbone, dont la texture est maîtrisée par contrôle des paramètres de synthèse du gel initial, permet de réduire et d'homogénéiser la porosité de ces matériaux. Les études de l'imprégnation des composites par le slilicium liquide ont montré que la production in situ de gaz à haute température nécessite un dispositif et des conditions particulières afin d'atteindre une porosité finale nulle. L'évacuation de ces espèces gazeuses est favorisée par un flux de silicium lent et unidirectionnel et en maintenant le plus longtemps possible, les tranches latérales du matériau perméables au gaz et non mouillables par le silicium. Les composites ainsi densifiés possèdent une conductivité thermique multipliée par 4 par rapport à ceux densifiés par voie gazeuse (CVBI)
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L'étude se proposait d'accroître la conductivité thermique de composites à matrice céramique multicouche et autocicatrisante au moyen du procédé d'imprégnation par le silicium liquide. L'introduction préalable de xérogels de carbone, dont la texture est maîtrisée par contrôle des paramètres de synthèse du gel initial, permet de réduire et d'homogénéiser la porosité de ces matériaux. Les études de l'imprégnation des composites par le slilicium liquide ont montré que la production in situ de gaz à haute température nécessite un dispositif et des conditions particulières afin d'atteindre une porosité finale nulle. L'évacuation de ces espèces gazeuses est favorisée par un flux de silicium lent et unidirectionnel et en maintenant le plus longtemps possible, les tranches latérales du matériau perméables au gaz et non mouillables par le silicium. Les composites ainsi densifiés possèdent une conductivité thermique multipliée par 4 par rapport à ceux densifiés par voie gazeuse (CVBI)
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Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet THEOREM porté par THALES Systèmes Aéroportés. Ce projet est un travail collaboratif entre partenaires industriels et académiques. Il a pour objectif de développer un matériau composite hybride constitué d'une matrice polymère chargée de micro et nanoparticules ayant une conductivité thermique importante et renforcée par des fibres longues de carbone PITCH. Le matériau final doit pouvoir atteindre des valeurs de conductivité thermique élevées équivalentes à celles de l'aluminium (~300W/m/K). Deux principaux axes ont été développés : un axe concernant la matrice chargée et un autre concernant les renforts fibreux. L'axe matrice a permis de développer des modèles numériques de dispersion aléatoire de charges dans un V.E.R. prédéfini afin de déterminer les propriétés homogénéisées de la matrice chargée. L'axe renfort a mis en avant l'influence de différentes architectures fibreuses sur les transferts de chaleur dans les trois directions de l'espace. La réunion de ces deux études a permis de déduire numériquement les propriétés effectives du composite final. Les différents modèles numériques ont été corrélés avec différentes mesures expérimentales.
Author: Walter Krenkel Publisher: Wiley-VCH ISBN: Category : Science Languages : en Pages : 1044
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The extreme high temperature stability and damage tolerance of materials and components required for space, terrestrial, energetic and many other applications can only be achieved by ceramic materials. All over the world research is going on to develop ceramics with quasiductile behaviour. The materials with the highest potential for high temperature applications are fibre reinforced ceramic matrix composites (CMC). The international conference HT-CMC 4 in Munich will continue the tradition of its successful predecessor meetings held in Bordeaux (France, 1993), Santa Barbara (USA, 1995) and Osaka (Japan, 1998). This conference series has been recognized as the central meeting event in high temperature CMC science and technology and demonstrates the great interest in research and development on reinforced ceramics. The Proceedings of this conference will therefore be a valuable reference for every materials scientist or engineer involved in this field of high-tech materials development.
Author: Mrityunjay Singh Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1119407281 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 693
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Global population growth and tremendous economic development has brought us to the crossroads of long-term sustainability and risk of irreversible changes in the ecosystem. Energy efficient and ecofriendly technologies and systems are critically needed for further growth and sustainable development. While ceramic matrix composites were originally developed to overcome problems associated with the brittle nature of monolithic ceramics, today the composites can be tailored for customized purposes and offer energy efficient and ecofriendly applications, including aerospace, ground transportation, and power generation systems. The 9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC 9) was held in Toronto, Canada, June 26-30, 2016 to discuss challenges and opportunities in manufacturing, commercialization, and applications for these important material systems. The Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development (GFMAT 2016) was held in conjunction with HTCMC 9 to address key issues, challenges, and opportunities in a variety of advanced materials and technologies that are critically needed for sustainable societal development. This Ceramic Transactions volume contains a collection of peer reviewed papers from the 16 below symposia that were submitted from these two conferences Design and Development of Advanced Ceramic Fibers, Interfaces, and Interphases in Composites- A Symposium in Honor of Professor Roger Naslain Innovative Design, Advanced Processing, and Manufacturing Technologies Materials for Extreme Environments: Ultrahigh Temperature Ceramics (UHTCs) and Nano-laminated Ternary Carbides and Nitrides (MAX Phases) Polymer Derived Ceramics and Composites Advanced Thermal and Environmental Barrier Coatings: Processing, Properties, and Applications Thermomechanical Behavior and Performance of Composites Ceramic Integration and Additive Manufacturing Technologies Component Testing and Evaluation of Composites CMC Applications in Transportation and Industrial Systems Powder Processing Innovation and Technologies for Advanced Materials and Sustainable Development Novel, Green, and Strategic Processing and Manufacturing Technologies Ceramics for Sustainable Infrastructure: Geopolymers and Sustainable Composites Advanced Materials, Technologies, and Devices for Electro-optical and Medical Applications Porous Ceramics for Advanced Applications Through Innovative Processing Multifunctional Coatings for Sustainable Energy and Environmental Applications
Author: Center for Information and Numerical Data Analysis and Synthesis. West Lafayette, Ind.. Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 604
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This handbook is organized into fifteen chapters which comprehensively cover the topic of continuous fiber ceramic composites (CFCCs) from theoretical considerations through raw materials and processing to design, applications, and property topics. Perhaps processing science and technology appropriately receive the most emphasis in this handbook since the development of processing technologies has most significantly advanced CFCC material properties and applications. Topics such as chemical vapor infiltration, fiber/matrix interfaces, polymer pyrolysis, directed metal oxidation, and particulate infiltration are covered in a comprehensive manner. Theory of fiber reinforcement, mechanical and thermal properties, test methods, and design methodology are also covered in detail.
Author: V.I. Trefilov Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9401112800 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 468
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A multi-authored, edited work. This volume forms a comprehensive treatise on the development, manufacture, testing and applications of a broad range of ceramic, glass ceramic and carbon matrix composite materials developed in the former Soviet Union. For each of these three classes of composite materials, background theory and extensive property data are also given.
Author: Benjamin Thomas Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Du fait leur conductivité thermique élevée, les matériaux composites à matrice métallique et renfort carbone possèdent un fort potentiel d'application pour la gestion thermique en électronique. Ces travaux présentent le développement d'un nouveau procédé pour la synthèse de matériaux composites Ag/rGO (argent / « reduced Graphene Oxide ») et Ag/GF (argent / « Graphite Flakes ») par métallurgie des poudres. Ce procédé, inspiré des méthodes de « molecular level mixing », permet d'obtenir des poudres composites Ag/rGO dans lesquelles les nano-renforts sont individualisés jusqu'à une concentration volumique de 1 %. Lorsqu'il est appliqué à la synthèse de matériaux composites Ag/GF, ce dernier permet l'élaboration de matériaux composites denses avec une concentration volumique en graphite jusqu'à 70 % et une conductivité thermique jusqu'à 675 W.m-1.K-1 (426 W.m-1.K-1 pour l'argent pur). En outre, il a été montré que le procédé d'élaboration des poudres composites Ag/GF a une forte influence sur l'anisotropie structurale des matériaux massifs ainsi que sur la résistance thermique d'interface extrinsèque Ag-graphite. Le procédé d'élaboration développé dans ces travaux permet ainsi d'obtenir des matériaux ayant une conductivité thermique jusqu'à 19 % supérieure à celle des matériaux obtenus par un procédé de mélange conventionnel. Néanmoins, comme la plupart des matériaux composites métal/GF (à matrice Cu, Al, Mg et Fe), la dilatation thermique des matériaux composites Ag/GF présente des « anomalies ». En effet, l'anisotropie de leur coefficient d'expansion thermique (CTE) est opposée à leur anisotropie structurale, leur CTE a une dépendance anormalement élevée vis-à-vis de la température et ces matériaux présentent une instabilité dimensionnelle en cyclage thermique. S'il est communément admis dans la littérature que ces anomalies sont la conséquence des contraintes internes générées lors de l'élaboration des matériaux (du fait de la différence de CTE entre matrice et renfort), ce phénomène reste mal compris et difficile à maitriser. Une part importante de ces travaux est consacrée à l'étude de ces « anomalies » et en particulier à l'étude de l'influence des propriétés mécaniques de la matrice d'argent sur la dilation thermique des matériaux composites. Grâce à la combinaison des caractérisations d'EBSD, de DRX, de microdureté instrumentée et de microscopie, des phénomènes clés responsables des propriétés thermomécaniques des matériaux composites Ag/GF ont pu être identifiés. En particulier, il a été montré qu'une part importante des contraintes internes est relaxée via la déformation plastique de la matrice d'argent et la déformation pseudo plastique du graphite lors du refroidissement post-densification des matériaux composites. Ainsi, le contrôle des propriétés mécaniques de la matrice métallique (en particulier de sa limite d'élasticité) permet d'atténuer les anomalies en CTE et confère une meilleure stabilité dimensionnelle aux matériaux composites Ag/GF lors d'un cycle thermique. L'addition de rGO dans la matrice d'argent des matériaux composites Ag/GF a également permis de réduire l'instabilité dimensionnel des matériaux jusqu'à 50 % grâce aux propriétés d'amortissement du rGO.
Author: Antoine Jeancolas Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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L'augmentation de la puissance électrique des composants électroniques pose le problème de la dissipation de la chaleur générée. Les boîtiers électriques doivent permettre la dissipation de cette chaleur en conservant une isolation électrique. La solution retenue pour évacuer la chaleur par transfert thermique consiste en matériaux composites dont les renforts par leur structuration vont améliorer la conductivité thermique. Des composites à matrice polymère ont été choisis pour leur aptitude de mise en forme. La conductivité thermique et l'isolation électrique sont assurées par des charges céramiques. Les méthodes d'homogénéisation donnent des pistes d'amélioration du comportement de composites en fonction des propriétés de leurs constituants, de leur géométrie et de leur distribution. Elles fournissent ainsi une formulation optimisée de matériaux répondant à certaines caractéristiques issues de cahiers des charges émanant du partenaire industriel (Institut de Soudure). La conductivité thermique attendue des composites impose une forte fraction volumique de charges pour compenser le caractère isolant de la matrice polymère. Des méthodes d'homogénéisation ont été développées pour prédire la conductivité thermique effective pour de forts taux de charges (supérieur à 20%) et des contrastes élevés de conductivité thermique. La présence d'une interphase provenant d'incompatibilités fortes entre les composants doit également être modélisée.
Author: Jean-Christophe Ichard
Author: Jean-Christophe Ichard
Author: Bénédicte Reine
Author: Walter Krenkel
Author: Mrityunjay Singh
Author: Center for Information and Numerical Data Analysis and Synthesis. West Lafayette, Ind..
Author: V.I. Trefilov
Author: R. Naslain
Author: Shanti Nair
Author: Benjamin Thomas
Author: Antoine Jeancolas