Un haut degré de stabilité dimensionnelle est souvent requis pour les composants des avions et des engins spatiaux. Afin d'évaluer les matériaux composites polymères pour les applications aérospatiales, les coefficients de dilatation thermique (CTE) et de dilatation à l'humidité (CME) doivent être déterminés.

Le coefficient d'expansion de l'humidité (CME) est défini comme le rapport entre la variation de la déformation et la variation de la masse due à la désorption ou à l'absorption de l'humidité. Pour déterminer le CME, la variation de longueur et la perte de masse doivent être mesurées avec une grande précision.


Le défi

Le gonflement/retrait des CFRP dû à l'absorption/libération d'humidité est très faible - les valeurs CME des CFRP sont de l'ordre de <5E-5/wt% H2O dans le sens des fibres et d'environ 1E-3/wt% H2O à la normale des fibres - et par conséquent les données de variation de longueur ne peuvent être obtenues qu'avec des systèmes de mesure à haute résolution et à haute précision.

Outre la nécessité d'une grande précision, le processus de perte de masse et de rétrécissement dû à la perte d'humidité est très lent. En fonction des différents paramètres du matériau, le processus de saturation totale à la sécheresse totale peut prendre des semaines, voire des mois. La mesure de l'ensemble de la gamme des taux d'humidité prend énormément de temps et est donc très coûteuse. De plus, la dérive temporelle des systèmes de mesure réduit la précision des mesures.


La solution des CAA

L'AAC détermine l'EMC en mesurant la variation de longueur et la perte de masse des échantillons in situ dans le vide. La variation de longueur est déterminée par deux interféromètres laser, l'un dirigé vers l'avant et l'autre vers l'arrière de l'échantillon, qui est thermiquement stabilisé par un thermostat. Néanmoins, la distribution de la température dans la chambre à vide est mesurée par des thermorésistances pt100 afin d'estimer les erreurs de mesure effectives dues au CTE. La perte de masse est déterminée par une balance à haute résolution fonctionnant dans une chambre à vide et enregistrée en ligne. Le rapport entre la variation de longueur et la variation de masse est l'EMC en m/m/wt% H2O.

Le principal avantage de la méthode d'essai AAC CME est qu'elle permet d'obtenir une mesure très précise en quelques jours d'un processus, ce qui prend généralement des semaines ou des mois. L'AAC mesure la perte de masse dans le vide avec une précision de 1 µg et le changement de longueur avec une précision de 10 nm. Les deux mesures sont effectuées dans le vide et sont donc proches des conditions réelles de l'espace.

Méthodes d'essai du coefficient de dilatation à l'humidité (CME) proposées par AAC


Vous souhaitez obtenir plus d'informations ou mesurer l'expansion de l'humidité ? Contactez notre équipe d'experts à office@aac-research.at ou nous rendre visite à l'adresse suivante Aérospatiale et composites avancés : Ingénierie et technologie spatiales