HIGH RESOLUTION STRAIN GAGES FOR CERAMIC MATRIX COMPOSITES AND METHODS OF MANUFACTURE THEREOF

Strain gages for use with ceramic matrix composites (CMCs), and methods of manufacture therefore. The strain gages use the CMC as a strain element. For semiconductor CMCs, for example SiC fiber-reinforced SiC CMC, their large gage factor enables high sensitivity, high accuracy strain measurements at high temperatures. By using a single elemental metal such as platinum, or another high temperature conductive material, the strain gages can operate at temperatures over 1600°C. The conductive material is preferably deposited on a dielectric or insulating layer, and contacts the CMC substrate through openings in that layer. The materials can be deposited using thin film vacuum techniques or thick film techniques such as pastes or inks. The strain gages can be configured to measure only the mechanical strain independent of the apparent or thermal strain. The strain gages can be incorporated into a bulk CMC structure during layup, and can optionally measure the strain of only desired fiber weave orientations. L'invention porte sur des jauges de contrainte destinées à être utilisées avec des composites à matrice céramique (CMC) et sur leurs procédés de fabrication. Les jauges de contrainte utilisent la CMC comme élément de contrainte. Pour des CMC semi-conducteurs, par exemple des CMC à base de SiC renforcés par des fibres en SiC, leur grand facteur de jauge permet des mesures de contrainte de haute sensibilité et de haute précision à des températures élevées. Grâce à l'utilisation d'un seul métal élémentaire, tel que le platine, ou d'un autre matériau conducteur à haute température, les jauges de contrainte peuvent fonctionner à des températures supérieures à 1600°C. Le matériau conducteur est de préférence déposé sur une couche diélectrique ou isolante et entre en contact avec le substrat en CMC via des ouvertures dans cette couche. Les matériaux peuvent être déposés à l'aide de techniques sous vide à film mince ou de techniques à film épais telles que des pâtes ou des encres. Les jauges de contrainte peuvent être configurées pour ne mesurer que la contrainte mécanique indépendamment de la contrainte apparente ou thermique. Les jauges de contrainte peuvent être incorporées dans une structure en CMC en masse pendant la superposition des couches et peuvent éventuellement mesurer la contrainte uniquement d'orientations de tissage de fibres souhaitées.