Les composites à matrice céramique (CMC) représentent une avancée en science des matériaux, répondant à une demande croissante de matériaux haute performance dans des environnements extrêmes. Ces composites offrent stabilité thermique, résistance à la corrosion et résistance mécanique aux céramiques tout en surmontant leur fragilité inhérente grâce à l’ingénierie des composites.
Les CMC sont de plus en plus utilisés dans les secteurs de l’aérospatiale, de l’énergie, de la médecine et de l’électronique, où des structures légères, une résistance aux températures élevées et une durabilité mécanique sont essentielles.
Pour bénéficier pleinement de leur potentiel, un contrôle précis de la composition de la matrice est crucial. En effet, elle doit assurer :
✔ Une excellente dispersion des particules céramiques dans la suspension
✔ Une charge solide élevée avec une faible viscosité pour une meilleure infiltration
✔ Une compatibilité avec les additifs pour de bonnes performances
✔ Une haute réactivité pour une consolidation efficace
✔ Une porosité contrôlée pour améliorer les propriétés mécaniques
1. CMCs Ox/Ox : Performances et Défis
Les CMCs Ox/Ox sont généralement composés de fibres d’alumine ou de mullite intégrées dans une matrice d’oxyde. Les fibres améliorent la résistance, la dureté et la résistance thermique, tandis que la matrice joue un rôle clé dans le transfert de charge, la protection des fibres et l’arrêt des fissures. Les études montrent qu’une porosité optimale de la matrice est d’environ 30 % pour équilibrer résistance mécanique et performance thermique.
Plusieurs défis doivent être cependant relevés pour atteindre une telle performance, notamment :
✔ La dégradation mécanique des fibres céramiques à haute température
✔ La croissance des grains qui entraînent une réduction de la résistance mécanique
✔ Un frittage à basse température pour préserver l’intégrité des fibres
Pour y parvenir, il est nécessaire de contrôler précisément la distribution de la taille des particules, les niveaux de dopage et la viscosité. C’est là que la suspension SLAz de Baikowski® entre en jeu, offrant une solution avancée d’alumine haute pureté et de nano-zircone qui répond à ces paramètres critiques.
2. SLAz: La Clé des Composites à Matrice Céramique de Nouvelle Génération
SLAz est notre suspension d’alumine α de haute pureté qui a été dopée avec un ratio personnalisé de zilight®, la plus petite nano-zircone du marché, laquelle a été développé par Mathym®, une société du groupe Baikowski®. Cette gamme SLAz comprend un niveau de dopage en nano-zircone allant jusqu’à 28 wt%, une charge solide des suspensions allant jusqu’à 60 wt%, une faible viscosité et une large plage de pH, permettant :
1- Contrôle de la croissance des grains et stabilité de la microstructure
La nano-zircone de Mathym® limite efficacement la croissance excessive des grains d’alumine, aidant à préserver l’intégrité mécanique de la matrice. De plus, sa dispersion uniforme garantit des performances microstructurales constantes dans tout le composite, conduisant à une fiabilité et une durabilité accrues.
2- Processabilité et stabilité améliorées
SLAz reste stable sur une large plage de pH (4-10), assurant une stabilité à long terme de la suspension pendant toute la mise en œuvre et facilitant sa fabrication. Grâce à sa réactivité au frittage, SLAz se consolide à basse température, évitant ainsi d’endommager les fibres.
3- Protection des fibres et propriétés mécaniques améliorées
SLAz devrait renforcer la matrice d’alumine, faisant d’elle une solution idéale pour les applications haute performance dans des environnements extrêmes.
3. Caractérisation de la Suspension SLAz
Baikowski® a rigoureusement conçu SLAz pour répondre à des normes de haute performance telles que :
✔ Une faible viscosité – Facilite la processabilité et l’infiltration des fibres.
✔ L’optimisation du potentiel zêta – Fournit une suspension stable avec une large plage de pH.
✔ Différents niveaux de dopage – Jusqu’à 28 % de nano-zircone, garantissant un contrôle fin de la microstructure.
✔ Une charge solide adaptée – Jusqu’à 60 wt% pour la formation d’une matrice haute densité.
✔ Une dispersion homogène – Garantit des propriétés uniformes après frittage.
Viscosité
- La viscosité reste faible (inférieure à 0,3 Pa.s)
Courbes du potentiel zêta
Les courbes du potentiel zêta de SLAz et de la dispersion pure de zilight® sont similaires :
- Surface Spécifique élevée
- Quantité plus élevée de dispersant dans la dispersion de zilight®
- zilight® tend à former une couche sur la surface des grains d’alumine
3. Caractérisation des céramiques SLAz
La densification se produit à une température plus élevée avec le dopage en zilight® et une dispersion homogène limite la croissance des grains.
Pour plus d’informations sur les solutions CMC de Baikowski®, téléchargez notre dépliant et n’hésitez pas à contacter notre équipe.
Les suspensions SLAz
Pour applications CMC
Téléchargez la brochure SLAzSi Baikowski® innove avec cette solution pour CMC Ox/Ox, nos équipes R&D ne s’arrêtent pas là.
Reconnaissant la demande croissante pour les CMCs à base de mullite, Baikowski® a également développé SLMz, une suspension de mullite sur mesure dopée avec la nano-zircone zilight®. Les premiers résultats montrent des effets prometteurs similaires à ceux de SLAz, y compris un impact comparable sur le potentiel zêta, un décalage de l’IEP dépendant de la charge en zilight®, et une diminution significative de la viscosité.