Relationship between the microstructure of the interface and the mechanical behaviour of composites materials

(Received 19 June 1990, accepted 15 October 1990)

Abstract
The mechanical behaviour of glass, ceramic or metal matrix composites reinforced by long fibers depend on many parameters. As reminded at the beginning of this paper, the most important are the fiber strength and the resistance to debonding and/or to sliding at the interfaces. The aim of the "tailoring" of the interfaces, whose principle is briefly described, is to control these parameters. To predict its efficiency is still uncertain. Coupled microstructural and mechanical characterizations of the composites, but also of their constituents, have to be performed to reach a better understanding of the mechanical behaviour of these complex materials. The efficiency of such an approach is demonstrated by the studies of the SiC Nicalon fiber/LAS glass matrix and the SCS-6 fiber/Ta-6AI-4V matrix composites described in this paper. From the comparison of these studies to those previously performed in glass or ceramic glass matrix composites, it is possible to discuss the interest of a key point in the "tailoring" of the interfaces : the introduction of a carbon interphase by fiber-matrix reaction or by fiber coating before the process.

Résumé
La tenue mécanique des composites à fibres longues et matrice verre, céramique ou métal dépend de nombreuses variables. Comme il est rappelé au début de cet article, les plus importantes sont la résistance des fibres et la résistance à la décohésion et/ou au frottement aux interfaces. Le "génie" des interfaces, dont le principe est brièvement décrit ici, est destiné à contrôler ces paramètres. Prévoir son efficacité est encore prématuré. Il faut développer des études couplées de la microstructure et des propriétés mécaniques des composites, mais aussi de leurs constituants, pour mieux comprendre l'origine de la tenue mécanique de ces matériaux complexes. C'est ce que montrent les études des composites à fibres SiC Nicalon/matrices verre LAS et à fibres SCS-6/matrice Ti-6AI-4V qui sont décrites dans cet article. La comparaison de ces résultats avec ceux obtenus précédemment dans les composites à matrice verre ou verre céramique permet de discuter l'intérêt d'un point clé du génie des interfaces : l'introduction d'une interphase de carbone par réaction fibre-matrice ou par revêtement des fibres avant élaboration.