Etude du comportement mécanique des matériaux composites destinés à l'aéronautique

II.2.2. Les renforts

Les renforts utilisés pour la réalisation des éprouvettes sont des tissus de carbone, et de verre sous formes des fibres continus bidirectionnels.

Voir les rouleaux dans la Figure II.2.

CHAPITRE II Procédés d'élaboration et caractérisation des matériaux composites

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Figure II.2 : Rouleaux de fibres de carbone et de verre bidirectionnel

Ces tissus de renfort sont constituée de deux couches unidirectionnelles, l'une orientée à 0° et l'autre à 90° dite de type taffetas^[1] voir dans la Figure II.3.

Figure II.3 : Dessin d'armure taffetas (0/90°) ^[1J II.2.2.1. Caractéristiques des fibres de carbone et de verre

II.2.2.1.a. Fibre de verre

Contrairement à l'état massif ou le verre est très fragile du fait de sa forte sensibilité aux microfissures, la conception de ce type de matériau se forme des fibres de faible diamètre pour qu'il possède de bonnes performances mécaniques est dû de la diminution des microfissures donc la fragilité diminue. La matière première pour la fabrication de ces fibres est composé de silice, alumine, magnésie, etc.^[1]

Il existe différents types de verre filable qui sont résumés dans le Tableau II.1 :

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Tableau II.1 : Différents types de fibres de verre filables

Type des fibres de verre	Caractéristiques générales
A	Haute teneur en alcali
C	Bonne résistance chimique
D	Haute propriétés diélectrique
E	Bonne propriétés électrique
R, S	Haute résistance mécanique

Dans notre travail nous avons utilisé des fibres de verre type D élaborées par une méthode de fibrage de verre fondu (voir plus dans l'annexe).

II.2.2.1.b. Fibre de carbone

Les fibres de carbone appartiennent à la famille des graphites, qui ont une structure hexagonale en atomes de carbone dispose en plans cristallographique parallèle et décalé un par rapport à l'autre.

La liaison entre les atomes de même plan est chimique (un mélange des liaisons covalentes et métalliques). La liaison covalente, qui résulte de l'hybridation sp² de chaque atome de carbone, est responsable du module et de la résistance élevés dans le plan des couches de carbone. La liaison métallique, qui est due aux électrons pz délocalisés, est responsable de la conductivité électrique élevée et de la conductivité thermique élevée dans le plan des couches de carbone. Perpendiculaire aux couches de carbone, la liaison implique des forces de van der Waals (liaison secondaire).

En raison de la faible liaison inter couche, les couches de carbone peuvent facilement glisser les unes par rapport aux autres. Dans les fibres de carbone, les couches hexagonales sont disposées dans une structure beaucoup plus amorphe, étant enroulées, pliées et froissées les unes avec les autres. Cette structure amorphe ne permet pas de déchirer les feuilles hexagonales et confère à la fibre de carbone ses propriétés de matériau uniques avec une résistance à la traction élevée et une rigidité élevée.^[2]

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Figure II.4 : Structure cristalline du graphite.

Les atomes A (cercles pleins) constituent une couche de carbone, tandis que les atomes B (cercles vides) constituent la couche de carbone adjacente^[3] .

Elles sont obtenues par carbonisation de la fibre PAN (Poly acrylonitrile).^[1]

v Les caractéristiques de nos fibres utilisées dans ce travail sont mentionnées dans le tableau II.2.

Tableau II.2 : Caractéristiques du tissu de carbone et de verre

Fibres continues de carbone		Fibres continues de verre
Caractéristiques	Valeurs	Caractéristiques	Valeurs
Architecture	TAFTAS	Type	D (diélectrique)
Géométrie des fibres	Rectangulaire	Géométrie des fibres	Cylindrique
Epaisseur (mm)	0.2	Epaisseur (mm)	0.1
Résistance à la traction (N/mm^2)	330	Résistance à la traction (N/mm^2)	140.29
Élongation (%)	1.9	Nombre de filament Par fibre	75
Poids spécifique (g/m^2)	193	Poids spécifique (g/m^2)	106

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