EN
Propriétés mécaniques fondamentales de la fibre de carbone T700
Résistance à la traction et module d’élasticité : la différence apportée par la fibre de carbone T700 en matière de capacité portante
Offrant une résistance à la traction impressionnante ainsi qu’un module tout aussi remarquable, le composite en fibre de carbone T700 atteint une résistance à la traction efficace de 4 900 MPa et un module de traction de 230 GPa, ce qui confère une capacité portante exceptionnelle. L’équilibre entre ces propriétés permet au matériau de supporter de lourdes charges statiques et dynamiques sans subir de déformations structurelles permanentes. Cet équilibre revêt une importance particulière dans les secteurs aérospatial et automobile. Ces composites présentent également une excellente résistance aux charges cycliques et statiques, ainsi qu’à l’usage répété. Leur résistance à la fatigue est particulièrement remarquable : la durée de vie en fatigue du T700 est supérieure de 40 % à celle de nombreuses alliages d’aluminium. Les composites dépassent largement le rapport résistance-masse et la résistance à la fatigue ; cette dernière constitue l’un des nombreux facteurs contribuant à leur rapport résistance-masse exceptionnel. La rapidité de l’alignement moléculaire favorise la transmission des contraintes, garantissant ainsi une conception offrant un niveau maximal de résistance et de sécurité, tout en restant extrêmement précise.
Allongement à la rupture et comportement en déformation jusqu'à la rupture sous sollicitation dynamique et cyclique
Le T700 présente un module de seulement 2,1 % sous sollicitation dynamique et cyclique, et montre un module à la rupture encore plus faible, de seulement 1,0 %. Des essais sur des composites à base de T700 selon la norme ASTM D3479 ont révélé qu’après 10⁶ cycles de chargement, ces composites affichent une résistance à la fatigue remarquable, avec une diminution de seulement 15 % de leur capacité à la rupture. Les composites haut de gamme destinés à supporter des charges dynamiques et cycliques dans les industries aérospatiale et automobile utilisent des fibres composites dont la durée de vie en fatigue dépasse de 40 % celle des composants en alliage d’aluminium. Ces composites présentent également une résistance remarquable à la rupture fragile et brutale.
Performances au niveau de l’interface et au niveau composite de la fibre de carbone T700
Résistance au cisaillement interlaminé et résistance à la délaminage des stratifiés soumis à des contraintes élevées
Grâce à un traitement de surface et à un apprêt optimisés, la fibre de carbone T700 atteint une résistance interlaminaires au cisaillement (ILSS) supérieure à 60 MPa, conforme à la norme ASTM D2344. Cette interface fibre-matrice présente une amélioration d’un ordre de grandeur dans l’inhibition de la délamination critique, défaillance critique observée dans les stratifiés soumis à des contraintes élevées, notamment sous impact et fatigue. Les stratifiés aéronautiques à base de T700 peuvent supporter 10^6 cycles de charge tout en conservant plus de 90 % de leur ILSS initiale, ce qui protège les couches soumises à des contraintes élevées. En raison des performances de ce composite, les membrures d’aile d’avion utilisant la fibre T700 présentent une réduction de 40 % de l’incidence des défaillances par délamination liées aux contraintes, comparativement à l’aluminium.
Adhérence matrice-fibre et conservation des propriétés transversales sous contrainte multiaxiale de type tissé
Grâce à l'interface ingénieuse du T700s, une liaison améliorée entre la matrice et les fibres est obtenue sous des sollicitations multiaxiales (traction, compression et torsion), tout en préservant les propriétés transversales. En ce qui concerne les matériaux composites utilisés pour les récipients sous pression et à température élevée, ces performances résultent de la technologie de liaison matrice-fibres et de la méthode de fusion des fibres, ainsi que de l’entropie des fibres de la gaine, qui limite la perte des propriétés intrinsèques des fibres.
Applications à haute contrainte pour la fibre de carbone T700
Arbres de transmission et composants rotatifs
Économies de poids, fibre de carbone T700 et performances par rapport aux métaux.
Arbres de transmission haute vitesse pour applications automobiles, aéronautiques et industrielles. La fibre de carbone T700 présente une excellente résistance à la fatigue et une rigidité torsionnelle élevée. Un module spécifique élevé permet de maintenir le caractère léger des arbres en fibre de carbone. Les arbres en acier sont extrêmement lourds, mais peuvent permettre une augmentation de la course libre allant jusqu’à 6060–6120. Un arbre de transmission métallique peut présenter une masse tournante et une inertie plus faibles. L’augmentation de la course libre et la réduction de la durée d’utilisation, combinées à d’autres éléments de soutien, peuvent rester conformes à plusieurs normes opérationnelles.
Réservoirs sous pression et pales d’éoliennes
La fibre de carbone T700 améliorée augmente la longévité et la sécurité dans plusieurs applications.
Le stockage de gaz à haute pression et les pales d’éoliennes constituent des adaptations composites fibreuses. Les systèmes légers de gaz comprimé, ainsi que les pales destinées à améliorer davantage les performances, sont fabriqués à partir de noyaux et d’aluminium. La résistance de la fibre T700 est extrêmement faible. Les pales d’éoliennes mises en service en 2023 sont constituées de verre autoréfrigérant et sont extrêmement légères.
Des systèmes substantiels en fibre T700 sont assemblés en empilements.
FAQ
Comment la fibre de carbone T700 se compare-t-elle à l’acier et aux autres matériaux de construction ?
Grâce à un meilleur rapport résistance/poids, supérieur de plus de cinq fois à celui de l’acier, la fibre de carbone T700 constitue un choix plus optimal pour les matériaux offrant une meilleure résistance à la fatigue et une plus grande souplesse de conception lorsque l’épaisseur varie.
Quels sont les principaux secteurs industriels qui utilisent la fibre de carbone T700 ?
En raison de sa facilité de mise en forme, de sa résistance à la fatigue et de sa résistance mécanique, les secteurs industriels qui utilisent couramment la fibre de carbone T700 sont l’éolien, l’aérospatial, l’automobile et le stockage de gaz à très haute pression.
Dans quelles conditions la fibre de carbone T700 affiche-t-elle ses meilleures performances ?
La résistance à la fatigue et les performances de la fibre de carbone T700 sous chargement cyclique sont environ 40 % supérieures à celles de l’aluminium, et la T700 ne perd que 15 % de ses performances après 10^6 cycles sous ce type de charge.
Pourquoi utiliser la fibre de carbone T700 pour la fabrication des pales d’éoliennes ?
La durabilité du T700, utilisé dans les applications éoliennes, revêt une importance certaine en termes de performance lorsque la défaillance est imminente sous des conditions de chargement fortement dynamiques, car il offre une protection microscopique contre les microfissures, ce qui réduirait la durée de vie de la pale à 25 % de la propagation d’une fissure sur un pare-brise ; en outre, ce matériau présente une résistance à la corrosion dans des environnements défavorables.
Qu’est-ce qui rend le T700 adapté aux applications à haute pression ?
Avec une résistance à la traction de 4900 MPa, le T700 est idéal pour la construction de récipients sous pression, car il peut supporter une pression interne trois fois supérieure à celle que l’aluminium parvient à supporter à poids égal.