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RÉSUMÉ
Les matériaux à plusieurs constituants, ou matériaux composites, permettent d'atteindre des performances inégalées par les matériaux monolithiques. Cet article s'intéresse aux matériaux composites obtenus par dépôt électrolytiques. Il présente l'intérêt et le principe de cette technique, puis aborde l'aspect de la mécanique et des différents modèles permettant de simuler cette structure composite.
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Patrice BERÇOT : Ingénieur de l’École nationale supérieure de mécanique et des microtechniques de Besançon (ENSMM) - Maître de conférences à l’ENSMM BesançonLaboratoire de Chimie des matériaux et des interfaces (LCMI) – Pôle corrosion, traitements de surface et systèmes électrochimiques – Université de Franche-Comté
INTRODUCTION
Lorsque les matériaux monolithiques ne répondent pas aux fonctions requises, des matériaux à plusieurs constituants, dits matériaux composites, peuvent être conçus et mis en œuvre. La combinaison au sein de ces multimatériaux de propriétés de même nature ou/et le couplage de propriétés très différentes permettent d’accéder à des niveaux élevés de performance et de grandes complexités de comportement.
Des applications sont envisageables dans tous les domaines où l’analyse fonctionnelle des systèmes fait apparaître un grand nombre de fonctions qu’un seul matériau monolithique ne peut remplir seul. C’est le cas par exemple pour des applications structurales exigeant un matériau à la fois léger, tenace et réfractaire ou à la fois excellent conducteur thermique, ductile et présentant un faible coefficient de dilatation.
L’évolution de ces matériaux composites était initialement liée au développement des industries aéronautiques et aérospatiales où ils sont très appréciés comme matériaux de structure pour le gain de masse qu’ils procurent par rapport aux matériaux métalliques classiques. Les matériaux composites peuvent également présenter d’excellentes caractéristiques thermomécaniques en ambiances érosive et corrosive. Ils nécessitent cependant une technologie et un savoir-faire particuliers. Ainsi, de nouvelles techniques sont donc continuellement développées et doivent être diffusées dans l’industrie.
Les nombreux matériaux composites diffèrent les uns des autres selon les caractéristiques suivantes :
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la morphologie des constituants élémentaires : trichites (fibres discontinues monocristallines), fibres, lamelles, filaments, particules, etc. ;
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leur nature respective : organique, métallique, verre, céramique… ;
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la disposition relative des constituants élémentaires (alignés, croisés, tissés…), pouvant conduire à une hétérogénéité du matériau avec des propriétés anisotropes ;
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la nature des propriétés globales recherchées (mécaniques, magnétiques, optiques, physico-chimiques, etc.).
Par définition, un matériau composite est un solide polyphasé dans lequel deux ou plusieurs constituants sont associés en vue de lui conférer, à l’échelle macroscopique et au moins dans certaines directions, un ensemble original de propriétés que les constituants pris isolément ne permettent pas d’atteindre .
Nous retiendrons qu’un matériau composite est l’association d’un renfort (constituant élémentaire) et d’un liant (matrice) qui assure la cohésion et la forme géométrique.
Les propriétés des principales matrices de matériaux composites figurent sur le tableau 1.
Cet article s’intègre dans une série consacrée aux dépôts composites par électrolyse :
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Codéposition électrolytique métal-particules
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1. Intérêt et développement de la codéposition électrolytique
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Bien que Fink et Prince aient étudié la possibilité d’employer la codéposition électrochimique pour produire des revêtements autolubrifiants de cuivre-graphite pour l’usage dans des moteurs de voiture en 1928 , peu de recherches ont été entreprises dans ce domaine jusque dans les années 1960. Les premières investigations ont commencé au début des années 1960 permettant, par la suite, de mettre en œuvre de nouvelles applications industrielles de l’électrodéposition de revêtements composites. L’intérêt grandissant pour ces nouvelles techniques a conduit à une meilleure compréhension des processus mis en jeu.
La codéposition électrolytique a ainsi vu le jour et de nombreux types de particules tant par leur nature que par leur taille, furent étudiés afin d’être codéposés dans une matrice électrolytique.
Dès lors, cette technique s’ajouta à la liste des méthodes de production de matériaux composites dont les plus largement utilisées sont : la métallurgie des poudres, la pulvérisation métallique, l’oxydation interne d’alliages et la coprécipitation en solution aqueuse ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(4) - ROOS (J.R.), CELIS (J. P.) - * - AESF’84, New York, USA (1984).
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(5) - ROOS (J.R.) - * - INCEF’86, Bangalore, KARNAKATA p. 382 (1986).
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(6) - GRECO (V.P.), BALDAUF (W.) - Electrodeposition of Ni-Al2O3 and Cr-TiO2 dispersion hardened alloys - , Plating, 55, p. 250 (1968).
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