Caractérisation thermique et mécanique de fibres oxynitrures de silicium

Réf. 1129817 - publié le 3 décembre 2024

Informations générales

Missions

lcts.u-bordeaux vous propose une offre de stage dans les domaines Sciences, technologies, Agroalimentaire, Bâtiment, travaux publics, génie civil, Design industriel,... à Pessac.

Contexte de l’étude et objectifs

Les composites à renforts et matrice oxydes (Ox/Ox) constituent des candidats de choix pour certaines
applications aéronautiques et aérospatiales à haute température. Néanmoins, ils présentent certaines
limitations qui pourraient être repoussées par le remplacement de la matrice oxyde par une matrice
nitrure (Si3N4, BN) ou oxynitrure (Si-N-O) de silicium. L’objectif est de développer un matériau avec de
bonnes propriétés diélectriques, mécaniques et thermiques pour une utilisation à haute température (≈
1500°C) pendant de courtes durées (quelques minutes).
L’élaboration d’une nouvelle génération de matériaux composites (oxy)nitrures se heurte à la
disponibilité de fibres céramiques suffisamment performantes. En effet, les fibres oxydes commerciales
actuellement disponibles, en alumine ou mullite, s’endommagent à des températures supérieures à
1200 °C. Des travaux sur l’élaboration d’une nouvelle génération de fibres de type (oxy)nitrures (plus
précisément dans le système Si-B-Al-O-N) à partir de polymères précéramiques sont donc en cours
dans le cadre d’une thèse en collaboration entre l’IRCER (Limoges) et le CEA Le Ripault. Ces fibres
doivent répondre aux défis précisés ci-dessus, en particulier une stabilité thermochimique et des
caractéristiques thermomécaniques compatibles avec une utilisation à haute température.
L’objectif du stage est de caractériser les propriétés mécaniques, voire thermiques, de monofilaments
(oxy)nitrures à température ambiante ainsi que les propriétés résiduelles après vieillissement sous
atmosphère contrôlée. Ces fibres auront été élaborées selon différentes conditions expérimentales de
réticulation, pyrolyse et céramisation. L’accent sera mis sur la compréhension de l’influence de ces
paramètres sur les propriétés des fibres. En fonction des résultats obtenus, une caractérisation en
température pourrait également être envisagée.

Programme de travail

- Caractérisation en traction (contrainte à la rupture, module de Young) des monofilaments avant et
après traitement thermique.
- Caractérisations morphologiques, structurales et chimiques : Microscopie optique, MEB, Raman,
DRX, EPMA, XPS…
- Comportement en température sous atmosphère contrôlée (air sec, O2, …) par ATG

Techniques mises en œuvre

• Banc spécifique instrumenté de traction sur monofilament
• Analyseur thermomécanique TMA
• Microscope optique et électronique à balayage, EDX
• Diffraction X, Spectroscopie Raman, Microsonde, Spectrométrie photoélectronique X
• Analyse thermogravimétrique (ATG)

Profil

Master/Ingénieur en dernière année, spécialisé en Matériaux/Procédés/Instrumentation et présentant
un intérêt pour le travail de recherche en lien avec l’industrie.
Qualités recherchées : curiosité, autonomie et rigueur.

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Nom du recruteur : Braun James