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Structural, Electronic and Mechanical Properties of C14-Mg 2 RE(RE=Eu, Er, Tm, Yb and Lu) Laves Phases: A DFT Study

The Pseudo-Potential Density Functional Theory (PP-DFT) method is applied to investigatethe structural, electronic and mechanical properties of C14-Mg 2 RE Laves phases, with RE being Eu,Er, Tm, Yb and Lu. The predicted cell parameter and c/a ratio of each compound are in good agreement with experimental and theoretical results. Moreover, the studied alloys exhibit a metalliccharacter, which is attributed to the presence of Mg atoms in the C14 Laves phase. Also, theformation of C14-Mg 2 RE is found to be controlled by the hybridisation between Mg p states and RE-d and f states. From a mechanical property analysis, the studied alloys are found to be mechanicallystable. The Mg 2 Lu compound exhibits higher ductility, while Mg 2 Er exhibits the smallest one.Finally, Mg 2 Yb is found to be more anisotropic than other phases. Voir les détails

Mots clés : A DFT calculations, B Magnesium based Laves phases, C Density Functional Theory (DFT), D Mechanical properties, E Electronic properties

Tribological investigation of carbon fiber-epoxy composite reinforced by metallic filler layer

This work aims to develop a carbon fiber/epoxy composite reinforced by metal fillers (Copper/Stainless steel) in order to improve the tribological properties. For this, a tribological study has been conducted using a ball-on-disc configuration. The surface of the material has been modified by deposing a layer of metal powder during manufacturing. For a better understanding of the wear mechanisms, the worn surface characteristics have been examined using a scanning electron microscope (SEM). The coefficient of friction and the wear rate under different normal loads have been determined for the filled and unfilled composite. The results obtained revealed an increase of the wear rate with the increase of the applied load. Metallic filled carbon–epoxy showed better wear resistance and friction behaviour under different loads. In fact, microhardness measurement showed that the surface hardness has been greatly influenced by the metal filler. The overall results illustrate the impact of metal powders in the modification of polymer matrix composites surfaces. This method is promising to improve the tribological properties. Voir les détails

Mots clés : Polymer matrix composites, Metallic fillers, wear, Coefficient of friction

IDENTIFICATION OF THERMAL AND MICROSTRUCTURAL PROPERTIES OF HOT ROLLING SCALE

A significant amount of scale is produced during casting of ingots and processing of hot-rolled products. In manufacturing steel, during the various rolling operations, the amount of scale produced is approximately 0.1% of the annual production of the rolling mills. The quality of the thin sheet during rolling is affected by the behavior of the iron oxide layers formed on their surfaces. For this reason, acids and oils are used for the descaling of slabs and billets by means of pressurized water. The calamine, contaminated by these various acids and used oils, is rejected and stored involuntarily on important areas and pollutes soil and groundwater. Micrographic observations as well as X-ray diffraction analysis have shown that calamine consists mainly of iron oxides. Hematite and magnetite become the main components for oxidation times greater than 1 hour. Characterization tests have shown that calamine is dense (ρ = 4.8 g/cm3), its particle size is variable depending on the degree of oxidation (from 0.5 to 10 mm). Simultaneous thermal analysis showed that an increase in mass of the calamine sample with a release of heat. Studies are underway for the physico-chemical characterization of the soils of the storage areas. Voir les détails

Mots clés : Scale, Risks, soil, thermal analysis, granulometry, X-ray diffraction

Magnetic and structural Behavior of Fe-CoO NanocompositesMechanically Milled

The Fe60(CoO)40 nanostructured alloys have been prepared from pure iron and cobaltoxide powders by mechanical alloying technique within a high energy planetary ball-mill.Morphology, microstructural and magnetic properties of this powder were investigated by a Scanning Electron Microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and Vibrating sample magnetometer (VSM). The effect of time of milling on magnetic behaviour of Fe(CoO) nanostructured composite has been investigated. Apparition of new phase polycrystallinesample having a size in the range of 12 and 26 nm, it is confirmed by X-ray diffraction testing.The enhanced magnetic properties and structural behaviour of the nanoparticle are due by the diminution of size of crystallite. After 40 hours of milling, the appearance of spinel structureof CoFe2O4. The reduction in particle size leads to a significant increase in magnetic hardening, the coercive field at room temperature increases from 6 Oe to 208 Oe Voir les détails

Mots clés : FeCoO nanostructured, Magnetic Properties

Prediction of the Friction Coefficient of 13Cr5Ni2Mo Steel Using Experiments Plans-Study of Wear Behavior

Metal materials used in industrial applications deteriorate under the effect mechanical and chemical phenomena occurring under operating conditions, such as pipes carrying gas or fluid that are subject to internal wall wear. From where an experimental study was conducted through friction tests on supermartensitic stainless steel Cr13Ni5Mo2, in order to estimate the effect of test parameters on friction coefficient and wear behavior of this steel by adopting the factorial plans 22 methodology at two factors (Load "P" and linear sliding "V"), each at two levels (-1, +1). The results have been demonstrated using a mathematical model predicting the coefficient of friction "f" in every point of the study field. The factorial plans make it possible to establish a modeling of the studied phenomenon with a maximum of efficiency and a minimum of experiences. The experimental results showed that the friction coefficient "f" reaches a max value for an applied load P=10N combined with a linear speed V=5cm/s. In addition, the wear morphology of surfaces after the friction test indicates that for 2N and at all speeds, friction is dominated by an abrasive wear mechanism. However, for 10N, it is observed the predominance of adhesive wear with a higher wear rate. Voir les détails

Mots clés : friction, factorial design, Mathematical model, wear mechanism

Elaboration et caractérisation de céramiques ZnO-TiO2.

L'orthotitanate de zinc (Zn2TiO4) de structure spinelle inverse a été préparée par la méthode solide en deux étapes. La première étape consiste à broyer mécaniquement un mélange de poudres de ZnO et TiO2 avec un rapport molaire de 2:1 dans un broyeur planétaire à haute énergie sous atmosphère d'argon. Les poudres broyées ont été ensuite calcinées à 900°C pendant 2 heures, puis pressées en pastilles et frittées pendant 4 heures à 1100°C à l'air. La formation des phases, la microstructure, la morphologie de surface et les propriétés optiques ont été étudiées par diffraction des rayons X, spectroscopies Raman, infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), microscopie électronique à balayage couplée à la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX), microscopie à force atomique et spectrophotométrie UV/visible. Les résultats des rayons X de la poudre broyée pendant 6 h révèlent la présence de Zn2TiO4 nanocristallin (15,5 %, = 13,2 nm), en plus de l'anatase a-TiO2, ZnO et le rutile r-TiO2. La fraction volumique de la phase Zn2TiO4 augmente avec le temps de broyage. Les pastilles présentent une structure composite dans laquelle une petite quantité de nanograins de rutile r-TiO2 est dispersée dans la matrice de titanate de zinc Zn2TiO4. Les résultats des spectroscopies FT-IR et Raman confirment le caractère biphasique des pastilles. La microstructure de la pastille 18 h est assez propre avec une répartition homogène de la taille des grains par rapport à celle de la pastille 6 h qui présente peu de pores. La rugosité de surface (r.m.s) des pastilles diminue avec l'augmentation du temps de broyage. L'énergie de la bande interdite des pastilles 6 h et 18 h est de l'ordre de 3,22 eV et 3,45 eV, respectivement. Voir les détails

Mots clés : Broyage mécanique, Système ZnO-TiO2, DRX, SEM

CARACTÉRISATION DES  NANOSTRUCTURAUX  Fe₆₀(Al₂O₃)₄₀ et  Fe_60-xCo_x(Al₂O₃)₄₀ 

The nanostructured materials present more often some originals behavior, which be different considerably from those massifs materials. These materials, varying on a scale of the order of some nanometers, and appear under diverse forms according to the dimensionality. Their peculiarity is that they present under the influence of the refinement of the crystallite size, a simultaneous improvement of the magnetic, physical and mechanical properties, in comparison to those conventional materials.FeCo alloys present exceptional magnetic properties. They exhibit a high magnetic permeability, a high saturation moment and a low coercivity. And the addition of Al₂O₃ as an insulating phase can improve their properties by preventing the diffusion or agglomeration of magnetic particles and their growth.Comparing with other techniques of elaboration, mechanical alloying is a simple and effective process. It offers many advantages in the manufacture of nanostructured materials because it allows a perfect distribution of the chemical elements, an excellent control of the composition and homogeneity of the material.The aims of this work is to study the magnetic and structural properties of nanostructured powders Fe_60-xCo_x(Al₂O₃)₄₀  obtained by high energy ball milling. The morphological and structural characterization of these powders was carried out with a scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffractometer. The evolution of these properties is verified by non-destructive techniques such as vibrating sample magnetometer (VSM) and eddy currents (CF).From a structural point of view, the results showed that the increase of the milling time (of 0 h to 30 h) of Fe₆₀( Al₂O₃)₄₀ powder ( x=0 ), causes a decrease of the average crystallite size and an increase of the internal stress, On the other hand from a magnetic point of view, registering us a decrease of the saturation magnetization and an increase of coercivity. On the other hand by varying x (increase of mass percentage of Co) in powders Fe_60-xCo_x(Al₂O₃)₄₀  milled for 20 hours, the preceding parameters vary in the same direction as in the powder in x=0 but in a better way. Voir les détails

Mots clés : Nanostructured materials, Mechanical Alloying, micro-structural and morphological properties, magnetic measurements and Eddy current

Etude du composrtement à l'endommagement des materoaux composites stratifiés

Dans ce travail, plusieurs composites stratifiés à matrice époxyde ont fait l’objet d’une étude expérimentale dans le but de déterminer l’influence de certains paramètres tels que, le type de renforts, la séquence d’empilement et l’hybridation sur le comportement mécanique et dynamique amortissant. Une étude détaillée est d’abord menée pour déterminer les propriétés mécaniques des différents composites stratifiés, en traction statique et en flexion 3-points. Les résultats obtenus ont été analysés et comparés à ceux trouvés par la méthode ultrasonore. Des observations microscopiques au microscope optique et au microscope électronique à balayage (MEB) des faciès de rupture des différentes éprouvettes ont été présentées et les modes d’endommagement ont été analysés.           Ensuite, une analyse du comportement dynamique, en utilisant la méthode d’analyse dynamique mécanique (DMA) et la méthode d’analyse modale expérimentale (EMA), est mise en place pour identifier les propriétés viscoélastique et dissipatives des différents matériaux.          Enfin, l’utilisation de la méthode d’analyse modale et la méthode ultrasonore (propagation des ondes de Lamb) pour la détection de la présence d’endommagement a permis d'éclairer le lecteur sur la sensibilité de ces deux méthodes d’analyse, et de mettre en évidence l’évolution des propriétés mécaniques de la structure composite en fonction du niveau de dégradation. Voir les détails

Mots clés : Composites stratifiés, Comportement viscoélastique, Interface, vibrations, Analyse modale, amortissement, Cohésion, endommagement

Caractérisation non destructive et structurale de soudure d’acier inox duplex

Ce travail a porté sur l'estimation de l'effet de la composition chimique de différents métaux d’apport et l’apport de chaleur du procédé de soudage sur la microstructure et les propriétés mécaniques des soudures multi-passe en acier inoxydable duplex standard 2205. Nous avons utilisé trois matériaux d'apport, la nuance super duplex ER2594, la nuance duplex ER2209 et E2209-15. Les microstructures de différents passes de joints soudés sont étudiées en utilisant des techniques de caractérisation standard, telles que le microscope optique et le microscope électronique à balayage MEB, plus des tests non destructifs comme l’ultrason et diffraction des rayons x (DRX)…etc. La relation entre les propriétés mécaniques, la résistance à la corrosion et la microstructure des joints soudés est évaluée. On constate que les propriétés mécaniques de la soudure réalisé par la combinaison de ER2594 à la passe de racine et ER2209 en complément, sont meilleures que celles de la soudure exécuté par ER2209 seulement, dû au l’affinement des grains de la passe de racine et de la teneur élevée en éléments d'alliage comme le chrome Cr et l'azote N. La microstructure indique la présence d'austénite sous différentes morphologies dans la zone fondue ER2209, même dans le cas d’ER2594, mais avec un taux plus élevée et taille de grains plus fines, particulièrement l’austénite de type Widmanstätten. Les tests électrochimiques appliqués sur la première soudure dans une solution de NaCl 3,5% à température ambiante ont démontré une résistance à la corrosion supérieure à celle de la deuxième soudure.Finalement, le procédé de soudage qui a un apport thermique élevé, fournit un faible taux de ferrite et une large zone affectée thermiquement ZAT Voir les détails

Mots clés : Soudage à l'arc tungstène inerte gaz (TIG), acier inoxydable duplex, Métal d'apport, Test non destructif, Microstructure et Propriétés mécaniques

ANALYSE DU COMPORTEMENT MÉCANIQUE DES MATÉRIAUX COMPOSITES RENFORCÉS PAR DES FIBRES VÉGÉTALES

L’objectif de ce travail est d’analyser l’influence de l’orientation des fibres végétales, qui ont connus un intérêt particulier dans l’industrie, sur le comportement mécanique des Bio-composites. L’orientation des fibres est un paramètre significatif pour l’amélioration des propriétés mécaniques et l’amplification des contraintes induites dans le matériau et par conséquent sur la sécurité de la structure. En se basant sur la théorie classique des stratifiés, un code en Matlab a été développé, afin d’estimer les appropriés élastiques, les contraintes et les déformations induites dans le matériau composite renforcé par des fibres de Lin. Voir les détails

Mots clés : Bio-composite, Fibre Végétale, Contrainte Induites, Déformation Induite.