Titre de l'invention : Procédé de revêtement d'au moins une fibre par une interphase de nitrure de bore

Domaine Technique

La présente invention concerne un procédé de traitement d'au moins une fibre, notamment en céramique et par exemple en carbure de silicium, permettant de la revêtir par une interphase de nitrure de bore (BN).

Technique antérieure

Les matériaux composites à matrice céramique (« matériaux CMC ») présentent de bonnes propriétés mécaniques les rendant aptes à constituer des éléments de structures et conservent avantageusement ces propriétés à températures élevées. Ils constituent une alternative intéressante par rapport aux pièces métalliques couramment utilisées, car ils permettent un allégement de la structure.

Un matériau CMC peut être réalisé par élaboration d'une préforme fibreuse dont la forme est similaire à celle de la pièce finale qui est ensuite densifiée par une matrice céramique. Le fonctionnement d'un matériau CMC nécessite une gestion spécifique des liaisons interfaciales entre fibres et matrice, afin d'accéder au caractère endommageable du composite final. Cette modulation des interfaces est obtenue, classiquement par interposition d'une interphase entre la fibre et la matrice. Dans le cadre d'applications thermostructurales, l'emploi de nitrure de bore pour l'interphase peut être privilégié par rapport au pyrocarbone (PyC) pour son comportement à l'oxydation plus intéressant.

L'interphase de nitrure de bore peut être déposée sur les fibres d'une préforme déjà obtenue par infiltration chimique en phase vapeur (« Chemical Vapor Infiltration » ;

« CVI »). Cette technique présente une cinétique de dépôt relativement lente qui augmente le temps de fabrication ainsi que son coût. Une problématique de la technique CVI est le transfert de masse des espèces réactives vers le cœur du substrat, qui peut limiter les cinétiques de dépôt. Par ailleurs, la technique CVI peut induire des réactivités différentes au cœur et à l'extérieur de la préforme, pouvant conduire à des hétérogénéités de matériaux obtenus. Le nitrure de bore peut être obtenu par CVI à partir de trichlorure de bore (BCI ₃ ) ou trifluorure de bore (BF ₃ ) qui sont des composés toxiques. Des précurseurs alternatifs comme les alkylo-boranes possèdent des atomes de carbone dans leur structure et peuvent conduire à une pollution carbonée dans le dépôt d'interphase.

Il est souhaitable de disposer de procédés de formation d'une interphase de nitrure de bore s'affranchissant de l'emploi de précurseurs trichlorure de bore et trifluorure de bore et limitant les pollutions dans le dépôt. En outre, il est souhaitable que ces procédés présentent une cinétique de dépôt plus élevée que le procédé CVI tout en produisant un revêtement homogène.

Exposé de l'invention

La présente invention concerne un procédé de revêtement d'au moins une fibre par une interphase de nitrure de bore, comprenant le traitement de ladite au moins une fibre par un milieu de traitement comprenant du borazane et ayant une température supérieure ou égale à 100°C et une pression supérieure ou égale à 1 bar.

La mise en œuvre du milieu de traitement permet d'obtenir une cinétique de formation de l'interphase de nitrure de bore plus élevée que dans la technique CVI, en s'affranchissant en particulier des phénomènes de transferts de masse rencontrés dans cette dernière méthode. L'invention propose l'emploi de borazane (ou « ammonia borane » dans la littérature anglosaxonne, de formule chimique BH ₃ NH ₃ ) en tant que précurseur du nitrure de bore à obtenir pour réaliser l'interphase. Le borazane ne présente pas de dangerosité particulière lors de sa mise en œuvre et constitue un composé solide et stable aux conditions ambiantes. La formation de l'interphase de nitrure de bore est ainsi simplifiée et rendue plus sécuritaire par rapport aux techniques CVI classiques. L'interphase est formée par décomposition du borazane sous l'effet de la température. Cette décomposition peut permettre d'obtenir du nitrure de bore hexagonal et libère du dihydrogène. Le dihydrogène produit par la décomposition du borazane ne présente pas de risque majeur de toxicité ou sécurité. De plus, ce type de réactivité s'inscrit dans un développement de chimie durable, notamment au niveau de l'économie d'atomes. En outre, le choix du borazane permet en particulier de s'affranchir de l'emploi de précurseurs carbonés, comme les alkylo-boranes, évitant ainsi l'introduction de pollution dans l'interphase de nitrure de bore formée. Le milieu de traitement peut être à l'état liquide, gazeux ou supercritique.

Dans un exemple de réalisation, le milieu de traitement comprend du borazane dissous dans de l'ammoniac (NH3).

Une telle caractéristique est avantageuse car le borazane présente une solubilité élevée dans l'ammoniac. Néanmoins, l'invention n'est pas limitée à l'emploi d'ammoniac comme solvant du borazane pour le milieu de traitement. On peut ainsi en variante utiliser du tétrahydrofurane (THF) (température critique : 267°C et pression critique : 51,9 bar) comme solvant du borazane, éventuellement avec de l'ammoniac en co-solvant pour favoriser les conditions de nitruration.

En particulier, notamment dans le cas où l'ammoniac est utilisé comme solvant du borazane, la température du milieu de traitement peut être supérieure ou égale à 600°C, par exemple comprise entre 600°C et 1600°C, et la pression du milieu de traitement peut être supérieure ou égale à 10 bar, par exemple comprise entre 10 bar et 300 bar.

Plus particulièrement, notamment dans le cas où l'ammoniac est utilisé comme solvant du borazane, la température du milieu de traitement est comprise entre 800°C et 1600°C, par exemple entre 900 °C et 1600°C, et la pression du milieu de traitement est comprise entre 100 bar et 150 bar.

Ces conditions constituent un compromis permettant de mettre à profit la forte solubilité du borazane tout en profitant d'un transfert de matière amélioré et donc de cinétiques de dépôt plus élevées. Par ailleurs, ces pressions sont envisageables pour un développement industriel du procédé.

Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une fibre est chauffée par micro ondes durant le traitement.

Le champ micro-ondes permet de porter la surface de la fibre traitée à une température suffisante permettant d'atteindre localement les conditions souhaitées et d'induire la décomposition du borazane. Le champ micro-ondes permet de chauffer la fibre dans son ensemble afin d'assurer une formation homogène de l'interphase. En outre, l'énergie nécessaire pour former l'interphase est réduite, car on chauffe directement la fibre et non plus l'enceinte de traitement en entier. On ne sort néanmoins pas du cadre de l'invention si un autre moyen de chauffage est utilisé, comme un chauffage par rayonnement d'un suscepteur.

Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une fibre circule au travers d'une enceinte de traitement durant le traitement. La circulation de la fibre dans l'enceinte de traitement peut se faire dans le même sens ou à contre-courant d'une circulation du milieu de traitement.

L'emploi du milieu de traitement qui permet de s'affranchir des limitations par transferts de masse et d'accélérer la cinétique de dépôt est particulièrement avantageux pour réaliser le dépôt en continu sur une fibre défilant dans l'enceinte de traitement, et ainsi améliorer fortement les cadences de formation de l'interphase. Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une fibre est en céramique ou en carbone.

En particulier, ladite au moins une fibre peut être en carbure de silicium présentant une teneur en oxygène inférieure ou égale à 1% en pourcentage atomique.

En particulier, le traitement peut être réalisé dans une enceinte de traitement et ladite au moins une fibre peut être en carbure de silicium, et ladite au moins une fibre ayant pu subir, avant le traitement, un pré-traitement d'élimination d'une couche superficielle de la fibre, dans l'enceinte de traitement, par mise en contact avec une phase d'ammoniac à une température supérieure ou égale à 100°C et à une pression supérieure ou égale à 1 bar.

Dans ce cas, la fibre est pré-traitée de sorte à éliminer une couche superficielle qui peut diminuer la qualité de l'adhésion de la fibre à l'interphase de nitrure de bore. Cette caractéristique emploie une phase d'ammoniac et est réalisée dans la même enceinte que le revêtement par l'interphase de nitrure de bore, ce qui permet de supprimer des étapes de manipulation de la fibre traitée, simplifiant ainsi le procédé et diminuant ainsi sa durée.

En particulier, la température de la phase d'ammoniac peut être supérieure ou égale à 600°C, par exemple comprise entre 600°C et 1600°C, et la pression de la phase d'ammoniac peut être supérieure ou égale à 1 bar, par exemple comprise entre 1 bar et 300 bar. La phase d'ammoniac peut être à l'état gazeux, liquide ou supercritique.

L'invention vise également un procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite, comprenant au moins la formation d'une matrice dans la porosité d'un renfort fibreux, les fibres du renfort fibreux ayant été revêtues d'une interphase de nitrure de bore par mise en œuvre d'un procédé tel que décrit plus haut.

On notera que le renfort fibreux peut être obtenu après revêtement d'une pluralité de fibres par l'interphase de la manière décrite plus haut. En variante, le renfort fibreux peut d'abord être formé à partir d'une pluralité de fibres, puis ce renfort est traité par le milieu de traitement de sorte à former l'interphase sur les fibres.

La pièce en matériau composite peut par exemple être une pièce de turbomachine, par exemple une aube de turbomachine ou un secteur d'anneau de turbine.

Brève description des dessins

[Fig. 1] La figure 1 représente, de manière schématique, le traitement d'une fibre dans une enceinte de traitement dans le cadre d'un exemple de procédé selon l'invention.

[Fig. 2] La figure 2 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, la structure de la fibre traitée revêtue par l'interphase de nitrure de bore.

[Fig. 3] La figure 3 représente, de manière schématique, un exemple d'installation de traitement utilisable pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.

[Fig. 4] La figure 4 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, la structure d'une fibre de carbure de silicium ayant initialement une couche superficielle.

[Fig. 5] La figure 5 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, la structure de la fibre de carbure de silicium de la figure 4 après élimination de la couche superficielle et avant dépôt de l'interphase de nitrure de bore. Description des modes de réalisation

On a représenté à la figure 1 le traitement d'une fibre 11 permettant de la revêtir par une interphase de nitrure de bore dans le cadre d'un exemple de procédé selon l'invention.

Dans l'exemple considéré, la fibre 11 circule au travers d'une enceinte de traitement 10 dans le sens matérialisé par la flèche D à la figure 1 durant le traitement. Le dépôt de l'interphase dans l'enceinte de traitement 10 peut être réalisé en continu sans interruption du mouvement de la fibre 11. On peut en variante traiter la fibre segment par segment, le segment à traiter étant immobilisé dans l'enceinte de traitement 10 et l'interphase étant déposée sur ce segment, puis un segment de fibre 11 adjacent étant introduit dans l'enceinte 10 de sorte à réaliser le dépôt sur ce segment adjacent. La fibre 11 traitée est déroulée depuis une bobine (non représentée), passe dans l'enceinte de traitement 10 puis est enroulée sous forme de bobine après traitement. La vitesse de défilement de la fibre 11 dans l'enceinte de traitement 10 peut être comprise entre 0,1 cm/s et 50 cm/s.

L'enceinte de traitement 10 est remplie par un milieu fluide 20 comprenant du borazane. Le borazane peut être dissous dans le milieu fluide 20. Le milieu fluide 20 peut comprendre un solvant du borazane tel que l'ammoniac. Le milieu fluide 20 peut être constitué essentiellement par du borazane et un solvant du borazane. Avantageusement, le milieu fluide 20 est dépourvu de tout autre atome autre que B, N et H et en particulier dépourvu de carbone de sorte à éviter tout risque de pollution dans le dépôt d'interphase. Le milieu fluide 20 peut être sous forme liquide. Le milieu fluide 20 peut être pressurisé, par exemple à une pression supérieure ou égale à la pression critique du solvant. La fibre 11 est immergée dans le milieu fluide 20 lors de son traitement dans l'enceinte de traitement 10. Dans l'exemple illustré, la fibre 11 est chauffée directement, par exemple par application d'un champ micro ondes. Le chauffage permet d'obtenir une température élevée au moins au voisinage de la fibre 11, afin d'obtenir le milieu de traitement 22 en portant par exemple le milieu fluide 20 dans des conditions supercritiques. Le chauffage direct de la fibre 11 employé permet d'induire la décomposition du borazane au contact de la fibre 11 ainsi chauffée et de former l'interphase de nitrure de bore. Le milieu fluide 20 peut circuler en continu au travers de l'enceinte de traitement 10, ou en variante l'enceinte de traitement 10 peut être initialement remplie du milieu fluide 20 et le traitement peut alors être effectué sans que du milieu fluide 20 ne soit introduit dans l'enceinte ou évacué. Dans le cas où il y a circulation en continu du milieu fluide, on peut imposer durant tout ou partie du traitement un rapport [débit de milieu fluide introduit dans l'enceinte] / [volume de l'enceinte] supérieur ou égal à 0,00016 s ¹ , par exemple compris entre 0,00016 s ¹ et 0,16 s ¹ ou entre 0,0016 s ¹ et 0,016 s ¹ ou entre 0,0016 s ¹ et 0,16 s ¹ . Par exemple pour une enceinte de traitement 10 ayant un volume compris entre 0,1 mL et 100 mL, le milieu fluide 20 peut être introduit dans l'enceinte 10 durant tout ou partie du traitement avec un débit compris entre 0,1 mL/minute et 10 mL/minute, par exemple compris entre 0,1 mL/minute et 3 mL/minute. D'une manière générale, la concentration molaire en borazane dans le milieu fluide 20 peut être supérieure ou égale à 0,001 mol/L, par exemple comprise entre 0,001 mol/L et 10 mol/L.

Afin de réaliser le dépôt d'interphase, la fibre 11 peut être mise en contact avec le milieu fluide 20 pressurisé qui comprend le borazane. Dans le cas de l'ammoniac utilisé comme solvant, la fibre 11 peut être mise en contact avec le milieu fluide comprenant un mélange d'ammoniac et de borazane à une pression comprise entre 1 bar et 300 bar, par exemple entre 10 bar et 300 bar, par exemple entre 100 bar et 150 bar. Le chauffage de la fibre 11 est ensuite initié. On forme ainsi le milieu de traitement 22 au moins au voisinage de la fibre 11. Le milieu fluide 20 est porté au moins au voisinage de la fibre à une température suffisante pour décomposer le borazane et former le nitrure de bore. Par exemple dans le cas de l'ammoniac utilisé comme solvant, le milieu fluide 20 peut être porté au moins au voisinage de la fibre à une température supérieure ou égale à 600°C, par exemple supérieure ou égale à 800°C ou supérieure ou égale à 900°C. Cette température peut être comprise entre 600°C et 1600°C ou entre 800°C et 1600°C ou entre 900°C et 1600°C.

On obtient ainsi une interphase 24 de nitrure de bore déposée au contact de la surface S de la fibre 11. L'interphase 24 peut avoir une épaisseur e24 supérieure ou égale à 1 nm, par exemple supérieure ou égale à 10 nm. Cette épaisseur e24 peut être comprise entre 10 nm et 1 mm, par exemple entre 10 nm et 10 pm. L'interphase 24 obtenue présente une épaisseur contrôlée et homogène sur toute la circonférence de la fibre traitée avec un rapport stoechiométrique bore : azote proche de l'unité. Le nitrure de bore obtenu peut être cristallin. L'emploi d'un matériau cristallin est avantageux afin d'augmenter les propriétés de déflection des fissures. On peut obtenir une interphase en nitrure de bore hexagonal.

La durée du traitement de revêtement par l'interphase de nitrure de bore peut être supérieure ou égale à 10 secondes, par exemple comprise entre 10 secondes et 30 minutes, par exemple entre 1 minute et 10 minutes.

Une fois l'interphase déposée, l'enceinte de traitement 10 peut être nettoyée par injection du solvant sous pression. On peut par exemple injecter de l'ammoniac liquide à un débit compris entre 0,5 mL/minute et 10 mL/minute afin de retirer l'excès de borazane n'ayant pas réagi.

La fibre 11 traitée peut être en céramique ou en carbone. La fibre 11 peut être en carbure de silicium présentant éventuellement une teneur en oxygène inférieure ou égale à 1% en pourcentage atomique. A titre d'exemple de telles fibres, on peut citer les fibres commercialisées sous la référence « Hi-Nicalon S » ou « Hi-Nicalon ». On peut en variante traiter des fibres Si-C-0 qui présentent une teneur en oxygène supérieure. A titre d'exemple de telles fibres, on peut citer les fibres commercialisées sous la référence « Nicalon ».

On vient de décrire un exemple d'un procédé selon l'invention dans lequel une fibre 11 est traitée mais on ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si plusieurs fibres sont traitées simultanément de sorte à former l'interphase 24 sur chacune d'entre elles. On notera que chaque fibre peut être sous la forme d'une mèche comprenant une pluralité de filaments. On ne sort pas non plus du cadre de l'invention si l'on forme l'interphase non plus sur une fibre ou plusieurs fibres non liées entre elles mais sur une texture déjà formée comprenant une pluralité de fibres, mobile ou immobile dans l'enceinte de traitement. Ainsi, les fibres peuvent être traitées sous quelque forme que ce soit, par exemple fils, mèches, torons, câbles, tissus, feutres, mats et même textures bi- ou tridimensionnelles. Les fibres traitées selon le procédé de l'invention peuvent avantageusement être utilisées pour la réalisation de préformes fibreuses de pièce en matériau composite. Les conditions qui ont été décrites plus haut pour le dépôt de l'interphase demeurent applicables quelle que soit la forme sous laquelle la ou les fibres sont traitées.

La figure 3 qui va être décrite dans la suite illustre, de manière plus complète, un exemple d'installation qui peut être mise en œuvre pour la réalisation d'un procédé selon l'invention.

L'installation 1 illustrée à la figure 3 comprend une pompe seringue 4, permettant de travailler à débit ou pression constants. Elle comprend en outre un dispositif de génération de micro-ondes permettant de chauffer la fibre 11 au moyen de ce rayonnement ainsi qu'un tube 9 en matériau transparent aux micro-ondes contenant la fibre 11 à chauffer. L'installation 1 comprend un régulateur de pression 15 qui permet de fixer la pression dans l'ensemble du dispositif lorsque la pompe seringue fonctionne en débit constant.

Afin de réaliser le traitement de la fibre 11 de sorte à la recouvrir de l'interphase de nitrure de bore, le réservoir 6 est initialement rempli avec le borazane puis connecté au reste du dispositif. La pompe seringue 4 est remplie avec le solvant et refroidi au moyen d'un cryostat. La pompe seringue 4 est ensuite ouverte, les vannes 7, 8, 13 et 14 étant fermées. La pompe seringue fonctionne à pression constante et remplit ainsi le réservoir 6 avec de l'ammoniac à pression de travail. La vanne du réservoir 5 est ensuite fermée et la vanne 7 ouverte, ce qui met l'ensemble du dispositif sous pression. Ensuite, la vanne 13 est ouverte et la pompe seringue est utilisée en mode débit constant. La pression est ainsi fixée au moyen du régulateur de pression 15. Une fois la pression dans le système stabilisée, la vanne 7 est fermée et la vanne du réservoir 5 et la vanne 8 sont ouvertes pour injecter la solution composée de borazane et de solvant dans l'enceinte de traitement 10. Lorsque le fonctionnement en débit constant est stabilisé, le dispositif de chauffage micro-ondes est utilisé pour porter la fibre 11 contenue dans l'enceinte 10 à température de travail durant un temps donné. Lorsque la totalité du précurseur a été injectée, du solvant sous pression est injecté (au moyen de la pompe seringue) pour évacuer toutes traces de précurseur pouvant subsister.

On vient de décrire le revêtement d'une fibre par une interphase de nitrure de bore et un exemple d'installation permettant la mise en œuvre de ce procédé. La suite s'attache à décrire un mode de réalisation optionnel en lien avec les figures 4 et 5 dans lequel on réalise un pré-traitement de la fibre de sorte à éliminer une couche superficielle afin d'améliorer la liaison avec l'interphase de nitrure de bore.

La figure 4 illustre très schématiquement la section d'une fibre 16 de carbure de silicium, avant le pré-traitement, qui peut présenter une teneur en oxygène inférieure ou égale à 1% en pourcentage atomique. La fibre 16 présente une couche superficielle 12 comprenant un oxycarbure de silicium (composé à base de silicium, de carbone et d'oxygène) et/ou du carbone qu'il est préférable d'éliminer avant dépôt de l'interphase 24 de nitrure de bore. L'épaisseur el2 de la couche superficielle 12 peut être généralement comprise entre 1 nm et 1 mm, par exemple entre 1 nm et 1 pm. La fibre de carbure de silicium 16 est constituée d'un cœur 11 en carbure de silicium et d'une couche superficielle 12 située au voisinage de la surface de la fibre 16. La couche superficielle 12 présente un état de surface hétérogène. La couche superficielle 12 peut être responsable d'une diminution de la qualité de l'adhésion de la fibre à un revêtement la recouvrant.

La couche superficielle 12 peut être éliminée par mise en contact de la fibre 16 avec une phase d'ammoniac à une température comprise entre 600°C et 1600°C et une pression comprise entre 1 bar et 300 bar. Comme décrit plus haut, la fibre 16 peut d'abord être mise en contact avec de l'ammoniac sous pression, à une pression comprise entre 1 bar et 300 bar, puis le chauffage de la fibre peut être réalisé et procéder ainsi à l'élimination de la couche superficielle 12. L'ammoniac peut ou non être injecté en continu dans l'enceinte 10 durant le pré-traitement. Dans le cas où il y a circulation en continu d'un milieu fluide comprenant l'ammoniac, on peut imposer durant tout ou partie du traitement un rapport [débit de milieu fluide introduit dans l'enceinte] / [volume de l'enceinte] supérieur ou égal à 0,00016 s ¹ , par exemple compris entre 0,00016 s ¹ et 0,16 s ¹ ou entre 0,0016 s ¹ et 0,16 s ¹ ou entre 0,0016 s ¹ et 0,016 s ¹ . Le carbone superficiel de la fibre 16 peut réagir avec l'ammoniac de sorte à former du cyanure d'hydrogène (HCN) qui est évacué. Les composés oxycarbures sont également éliminés par le milieu ammoniacal. On obtient ainsi la fibre 11 avec un état de surface amélioré qui est destinée à être ensuite revêtue par l'interphase 24 de nitrure de bore, comme décrit plus haut. La durée du pré traitement peut être supérieure ou égale à 10 secondes, par exemple comprise entre 5 minutes et 30 minutes. L'avantage de ce pré-traitement est de réaliser l'étape de retrait des hétérogénéités et de revêtement d'interphase dans la même enceinte 10 ce qui permet de s'affranchir d'une remise à l'air ambiant de la fibre et de réduire les manipulations. En outre dans le cas où le solvant du borazane est l'ammoniac, le fait d'utiliser le même milieu pour le pré-traitement et le solvant permet de supprimer toute problématique de compatibilité chimique entre les deux étapes.

On vient de décrire le traitement de revêtement par une interphase de nitrure bore en ayant éventuellement réalisé avant cette étape de revêtement un pré-traitement visant à éliminer les hétérogénéités de surface de la ou des fibres. La suite s'attache à décrire la suite du procédé permettant d'obtenir une pièce en matériau composite à partir des fibres ainsi traitées.

Des fibres obtenues après traitement décrit plus haut peuvent ensuite être utilisées pour former une préforme fibreuse de la pièce à obtenir. La formation de la préforme fibreuse fait appel à des opérations textiles qui sont connues en soi, par exemple de tissage, éventuellement de tissage tridimensionnel. Ainsi, la préforme peut par exemple présenter une armure « interlock », c'est-à-dire une armure de tissage dans laquelle chaque couche de fils de trame lie plusieurs couches de fils de chaîne avec tous les fils d’une même colonne de trame ayant le même mouvement dans le plan de l’armure. D’autres types de tissage tridimensionnel pourront bien entendu être utilisés pour fabriquer la préforme. Comme indiqué plus haut, on ne sort pas du cadre de l'invention si la préforme est d'abord formée à partir de fibres, puis que l'interphase de nitrure de bore est déposée comme décrit plus haut sur les fibres de la préforme ainsi obtenue.

Le procédé peut se poursuivre par la formation d'au moins une phase de matrice dans la porosité de la préforme fibreuse dont les fibres sont revêtues de l'interphase de nitrure de bore. La matrice obtenue peut être au moins partiellement en céramique, par exemple majoritairement en masse en céramique, par exemple intégralement en céramique. La formation de la matrice met en œuvre des techniques qui sont connues en soi, étant par exemple réalisée par technique de densification par voie liquide (imprégnation par une résine précurseur de la matrice et transformation par réticulation et pyrolyse, le processus pouvant être répété) ou par voie gazeuse (infiltration chimique en phase vapeur de la matrice), ou encore par technique d'infiltration à l'état fondu (« Melt-Infiltration » ; « MI »).

L’invention s'applique notamment à la réalisation de pièces en matériau composite à matrice céramique formées par un renfort fibreux en fibres de carbure de silicium densifié par une matrice céramique, notamment carbure, nitrure ou oxyde réfractaire. Des exemples typiques de tels matériaux CMC sont les matériaux SiC-SiC (renfort en fibres de carbure de silicium et matrice en carbure de silicium).

La pièce obtenue peut être une pièce de turbomachine, aéronautique ou industrielle. Cette pièce peut être une aube de turbomachine ou un secteur d'anneau de turbine, par exemple.

Exemple

Une fibre a été mise en défilement au travers d'une enceinte de traitement 10 schématisée à la figure 1 qui avait un volume de 1 cm ³ . La fibre traitée était une fibre de carbure de silicium présentant une teneur en oxygène inférieure ou égale à 1% en pourcentages atomiques, correspondant à une fibre commercialisée sous la référence « Hi-Nicalon S ». La fibre présentait en surface avant traitement une couche superficielle 12 ayant une épaisseur de 100 nm environ.

Une étape de pré-traitement de la fibre a tout d'abord été réalisée en la soumettant dans l'enceinte 10 à une phase d'ammoniac supercritique. Durant le pré-traitement, la fibre était chauffée par un champ micro-ondes permettant de la porter à une température de 1000 °C et la phase d'ammoniac supercritique était portée à une pression de 120 bar. L'ammoniac était injecté dans l'enceinte de traitement en continu durant le pré-traitement avec un débit de 6 mL/min et la fibre défilait à une vitesse de 30 cm/minute. On a ainsi obtenu une surface décapée de fibre de carbure de silicium comme représenté à la figure 5.

On a alors procédé au dépôt de l'interphase de nitrure de bore sur la fibre ainsi décapée dans la même enceinte de traitement. Durant ce dépôt, la fibre défilait dans l'enceinte de traitement à une vitesse de 30 cm/minute. Un mélange d'ammoniac et de borazane présent en une concentration molaire de 1 moL/L dans le mélange était introduit en continu dans l'enceinte de traitement avec un débit de 1 mL/min. Durant le traitement, la surface de la fibre a été portée à une température 1100 °C par le champ micro-ondes et le milieu fluide était à une pression de 120 bar. Le traitement a été réalisé pendant une durée de 15 minutes et une interphase de BN de 1000 nm a ainsi été obtenue sur la surface de la fibre de carbure de silicium.

L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.