Ces recherches viennent renforcer et compléter des travaux précédents qui concluaient sur les performances accrues de ces mousses métalliques composites vis-à-vis de l’isolation thermique à haute température.
Les mousses métalliques composites
Comme leur nom l’indique, les mousses métalliques sont des structures poreuses. Elles sont composées de sphères métalliques creuses, incorporées dans une matrice métallique. Les alliages qui constituent les sphères et la matrice peuvent être identiques, ou différents : acier-acier, titane-acier, aluminium-acier, etc.
Ces matériaux aux propriétés impressionnantes, qui sont la spécialité du docteur Afsaneh Rabiei, au NC State (Department of Mechanical and Aerospace Engineering), ont déjà fait leurs preuves par le passé. En plus de présenter une porosité qui leur confère une légèreté évidente et des propriétés d’isolation thermique, leurs caractéristiques mécaniques sont exceptionnelles. Ainsi, leur champ d’application potentiel est large : blindage balistique, barrières aux radiations ou encore le transport de matières dangereuses.
Résistance à un feu de nappe
Des travaux précédents avaient mis en évidence le fait que les mousses métalliques composites acier-acier étaient bien plus efficaces pour l’isolation contre les chaleurs extrêmes, en comparaison avec les alliages d’acier qui les constituent, pris individuellement.
Cette nouvelle étude a pour but de prouver l’aptitude de ces mousses métalliques composites (CMF) acier-acier à résister à un incendie créé par la combustion d’une nappe de combustible liquide, une condition nécessaire à la qualification du matériau pour le transport de produits dangereux.
Pour mesurer cette aptitude, les matériaux ont donc été soumis à un test standardisé par le Code of Federal Regulations américain (49 CFR, Appendix B to Part 179) et appelé “Simulated Pool Fire Testing”. Ce test consiste à exposer une face d’un panneau de matériau CMF à une température d’au moins 816°C pendant 100 minutes. Des capteurs de température sont disposés de l’autre côté du panneau : si la température dépasse les 427°C sur cette face opposée, à n’importe quel moment, le test échoue.
Un test réussi haut la main
Le CMF acier-acier a passé ce test avec succès, et de très loin : alors qu’une plaque en acier de la même épaisseur atteint les 427°C en 12 minutes, dans le cas du CMF la température mesurée n’a pas dépassé les 379 °C au bout des 100 minutes du test. Cette particularité est d’autant plus notable que ce CMF est trois fois plus léger que la plaque d’acier de référence.
Prochaine étape : la résistance aux “feux torche”
Si la résistance aux feux de nappe est une condition nécessaire à la qualification du matériau, elle n’est pas suffisante. Celui-ci doit également être capable de résister à un jet de matière enflammée. Cette résistance aux “feux torche” est la prochaine étape des travaux de l’équipe du Dr Rabiei. Si ces futurs essais sont concluants, les CMF pourront peut-être un jour entrer dans la fabrication des wagons-citernes utilisés pour le transport de matières dangereuses.
“Steel-Steel Composite Metal Foam in Simulated Pool Fire Testing”
Authors: A. Rabiei and K. Karimpour, North Carolina State University; D. Basu and M. Janssens, Southwest Research Institute
Published: March 18, International Journal of Thermal Sciences
DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2020.106336
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