Liste des Thèses de doctorat
Caractérisation non destructive d'un alliage nano structuré ferromagnétique
Le but de notre étude est l’élaboration de Fe pure et de l’alliage Fex,y,z par une des techniques connues pour avoir une structure nanométriques et de suivre le mécanisme de formations de cette alliage et comparer avec le fer pure ainsi que l’étude de l’évolution des propriétés magnétiques et électromagnétiques tout on variant les paramètres d’élaboration . Le choix du système à base de Fe est lié au fait que ce dernier constitue la base d’aimants permanents et est technologiquement important car il est possible d’obtenir de grandes gammes de moments à saturation en variant la concentration des alliages x,y,z. Ce qui donne à ces matériaux la possibilité d’être utilisés dans diverses applications (blindage magnétique, têtes d’enregistrement et de lecture, amplificateurs magnétiques, etc…) Voir les détails
Mots clés : matériaux, contrôle non destructif, élaboration, alliages, magnétisme, ferromagnétique, nanostructure, réseaux cristallins, poudres.
Étude du comportement à l’oxydation / corrosion à haute température des superalliages à base de nickel.
La résistance à l’oxydation à chaud est un facteur important qui peut même gouverner la sélection des matériaux pour les turbines à gaz. Il est considéré dans les cas limites sur un pied d’égalité avec les propriétés mécaniques. La compréhension des phénomènes de l’oxydation-corrosion à haute température des alliages base nickel revêt un intérêt particulier pour l'industrie. Ce travail concerne l’étude de l’effet de l’oxydation sur les modifications microstructurales et chimiques du matériau et l’influence de la composition chimique du matériau sur la nature des couches oxydes et leur adhérence. Des études vont être menées pour évaluer leur résistance à l'oxydation et à la corrosion à des températures élevées. Il est entendu que la résistance à l'oxydation est dérivée de la teneur en chrome et influencé par d'autres éléments réactifs. Les spécimens vont être exposés à l’oxydation pour différentes durées. La cinétique des réactions d'oxydation seront déterminés et la morphologie des couches d'oxyde étudiées. En pratique, la corrosion sèche des matériaux ne peut pas être évitée. Il faut donc pouvoir la contrôler. Voir les détails
Mots clés : Superalliages base de nickel, Aubes de turbine, oxydation, Corrosion à Haute température.
Elaboration et caractérisation des couches minces de ZnO dopés ou co-dopés. Application en optique et en photonique
L’oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur à large bande interdite (3,37 eV à la température ambiante) qui possède une importante énergie de liaison des excitons (60 meV). C’est un matériau piézoélectrique, transparent dans le visible possédant une mobilité électrique élevée et une forte luminescence à la température ambiante. Ces propriétés font de ZnO un bon candidat pour la fabrication de dispositifs optoélectroniques modernes telles que les diodes laser et les diodes émettrices de lumière et des dispositifs optoélectroniques fonctionnant dans le domaine spectral UV-visible (violette et bleue). En plus, Les couches minces de ZnO sont utilisées pour la fabrication des cellules solaires, des électrodes transparentes, des détecteurs de gaz, … etc.Le dopage de ZnO permet de moduler son diagramme énergétique en termes d’absorption et d’émission et induit un changement considérable de ses propriétés photoélectriques et optiques. Les métaux de transition ou des terres rares sont généralement utilisés comme principaux dopants. L’introduction des lanthanides dans le semi-conducteur de ZnO permet d’exalter la photoluminescence (PL) dans le domaine du visible.Le ZnO a été élaboré par diverses méthodes physiques (PVD, Ablation laser, épitaxie par jet moléculaire, pulvérisation cathdique) et chimiques qui incluent les méthodes en phase gazeuse (CVD, épitaxie à couche atomique (ALE)) et les techniques à solutions (spray pyrolyse et le sol-gel). Ces dernières méthodes, qui font partie de la chimie douce, emploient des solutions comme précurseurs. Dans le cadre de cette thèse, on s’intéresse à élaborer des couches minces de ZnO dopé ou co-dopé avec les éléments tels que l’argent, l’aluminium, l’azote….etc. Le semi-conducteur sera élaboré par le procédé sol-gel qui est une méthode moins couteuse, facile à mettre en œuvre, opérante à la température ambiante et ne nécessite pas de gros matériels. On cherche à optimiser les conditions d’élaboration et à déterminer les éléments de dopage ainsi que leurs concentrations optimales qui lui confèrent de meilleures propriétés physiques nécessaires pour des applications dans le domaine de l’optique et la photonique. Pour le dépôt des couches minces les techniques spin-coating et dip-coating seront utilisées. Pour une meilleure maitrise des paramètres expérimentaux, l’élaboration de ZnO se fera en tenant compte de plusieurs paramètres comme la vitesse de tirage, le nombre de couches, les températures du séchage et du recuit et, éventuellement de la concentration en élément dopant. Les propriétés physiques des matériaux élaborés seront étudiées en fonction des paramètres suscités. Nous étudierons les propriétés structurales, morphologiques et optiques des cristallites de ZnO en essayant à chaque fois de varier les paramètres expérimentaux pour avoir de meilleurs résultats. Voir les détails
Mots clés : sol-gel, Dip coating, couches minces, ZnO
extraction des colorants d'une solution aqueuse par membrane liquide émulsionnée application plans d'expériences.
Notre travail est basé sur l'étude de l'extraction un colorant cationique bleu de méthylène(avec la méthode classique) et des colorants anioniques acid yellow99 et acid orange10(application des plans d'expérie,ces) par membrane liquide émulsionnée(MEL) et mettre enépreuve son rendement d'extraction. les résultats obtenus montrent que le problème des eauxusées contaminées par les colorants peut être maitrisé en appliquant la technique d'extractionpar membrane liquide émulsionnée qui basé essentiellement sur la formation d'une émulsionE/H stable capable d'extraire les colorants étudies. les extraction utilisées sontle HDEHP et l'aliquat336, la SPAN80 comme tensioactif et le hexane et lecyclohexane comme diluant, le H2SO4 comme phase interne. Après optimisation desparamètres d'extraction, les rendements d'extraction obtenus sont de 99,98% pour l'acidyellow99 et plus de 99,9% en appliquant les plans d'expérience pour les deux colorants, de99,9% pour le bleu de méthylène avec la méthode classique. Voir les détails
Mots clés : extraction, acid yellow99, acid orange10, membrane liquide émulsionnée, plans d'expériences
Contribution à l’étude d’un assemblage par soudage soumis à des contraintes thermique.
Dans les centrales thermiques les choix des matériaux et la qualité des soudures est exigé pour une meilleur longévité et pour la sécurité. Les tubes de chaudières sont exposés aux températures et aux pressions de vapeurs d’eau assez élevés.Les matériaux utilisés sont le 18MDS, le 35MCD16 et le Z2NCDT18-07. En fonction de la disponibilité des matériaux le choix sera fait. Les essais mécaniques envisagés seraient les essais de résilience et les essais de traction sous différents paramètres de température.Ceci sera suivi par de nombreuses investigations sur la rupture et les essais de corrosion électrochimique sur le cordon de soudure et sur le matériau de base.L’ensemble des résultats expérimentaux, nous permettraient de mettre en place éventuellement un logiciel utile pour déterminer une longévité approximative du matériau. Voir les détails
Mots clés : soudage, fatigue, traction, corrosion, rupture
Contribution au développement des algorithmes de reconstruction des images 2D et 3D dans la tomographie à Rayons X.
La tomographie est l’une des techniques de Contrôle Non Destructif. Elle permet de reconstruire des images 2-D et 3-D des objets. Elle permet de générer une image de coupe ou de plan perpendiculaire à l’axe de l’objet donc elle nécessite plusieurs projections 1D prises à des angles différents. La reconstruction 3D est réalisée en alignant toutes ces projections suivant l’angle de prise puis en superposant toutes les images de coupes individuelles l’une sur l’autre. On obtiendra ainsi les informations sur le volume 3D de l’objet. Le Laboratoire de Traitement du signal et d’imagerie (CSC) possède un Tomographe à Rayons X du type Fein Focus FXS160.50 permettant l’acquisition de ce type de projections. L’objectif du travail de recherche demandé, consiste en le développement et l’application d’algorithmes de reconstruction d’images obtenues du tomographe. Plusieurs algorithmes de reconstruction d’images existent. On se propose de mener une étude sur les méthodes de reconstruction qui sont basées sur la résolution d’un problème mal posé (problème inverse), puis de développer et de proposer un ou plusieurs algorithmes permettant la reconstruction d’image 3D. Ces algorithmes seront utilisés afin de reconstruire des images de coupe 2D et de volume 3D des pièces en matériaux composites afin de détecter des défauts de délaminage. Voir les détails
Mots clés : Tomographie, reconstruction, problémes inverses, images 2d et 3D, détection de défauts
ÉTUDE CINÉTIQUE DE LA COAGULATION ET L’ÉLECTROCOAGULATION DES COLORANTS DE L’INDUSTRIE DES TEXTILES. EFFETS DU pH ET LA NATURE DU COAGULANT (FER/ALUMINIUM)
L’industrie des textiles utilise de larges quantités d’eau et produits chimiques pour les procédés de coloration et finition. Les eaux usées de l’industrie des textiles contiennent un certain nombre de polluants y compris des acides, des bases, des matières dissoutes, et des composés toxiques qui sont détectables même à de très faibles concentrations et exigent d’être enlevés avant que les eaux usées ne soient déchargées [Balla et al. (2010), Meas et al. (2010)]. Les méthodes conventionnelles d’épuration des eaux usées se composent de diverses combinaisons de procédés biologiques, physiques et chimiques [Daneshvar et al. (2006)]. Le traitement biologique d’eaux usées de colorants est plus coûteux que les autres méthodes, mais il est moins efficace dans la décolorisation à cause de la toxicité de l’eau usée et le besoin d’un système d’aération. Même si les substances colorées dans les eaux usées peuvent être efficacement détruites par l’oxydation chimique avancée telle que l’UV/H2O2 et l’ozone [Chen et al. (1999), Chu et al. (2000)] et l’adsorption utilisant le charbon actif [Lin et Lai (2000), Sun et Xu (1997)], les coûts de ces méthodes sont relativement élevés pour un traitement économiquement faisable des eaux usées de l’industrie des textiles. La technique d’électrocoagulation (EC) est considérée comme un outil potentiellement performant pour l’épuration des eaux usées de l’industrie des textiles avec une efficacité de réduction élevée. L’EC est un procédé consistant à créer des flocs d’hydroxydes métalliques au sein de l’eau usée par l’électro-dissolution des anodes solubles, faites habituellement de fer et aluminium. L’EC a été appliquée avec succès pour le traitement de l’eau potable [Vik et al. (1984)], les eaux usées de l’industrie des textiles [Aoudj et al. (2010)], les suspensions aqueuses contenant la bentonite [Ghernaout et al. (2008)], l’émulsion d’huile de coupe [Aoudjehane et al. (2010)], et les solutions d’acide humique [Ghernaout et al. (2009)]. Même si le processus de l’EC connait un développement considérable en termes de publications et applications industrielles, peu d’études ont été consacrées à l’étude de la cinétique de l’EC. En effet, suivre cinétiquement le processus d’EC pourrait apporter des éléments de réponse sur les mécanismes réactionnels impliqués dans ce procédé électrochimique. Cette Thèse de Doctorat aura comme objectif l’étude de la cinétique de l’EC des colorants de l’industrie des textiles en comparant avec la coagulation chimique (CC). Le pH et la nature du coagulant (fer/aluminium) sont les principaux paramètres clés qui vont être étudiés lors de cette étude. L’originalité de ce travail de recherche proposé est : le suivi cinétique de l’EC en vue d’apporter une meilleure compréhension de l’EC des colorants en comparaison avec la CC. electrflotation Voir les détails
Mots clés : colorant, electrocoagulation, electroflotation, poluant, coagulant
Elaboration et Etude des propriétés Photonique du Graphene
Le graphène est l’un des matériaux les plus prometteurs pour une technologie du futur. Il se distingue des autres matériaux par ses propriétés électroniques remarquables accompagnées à la fois d’une grande flexibilité mécanique, d’une grande robustesse, et d’une grande stabilité chimique. Aujourd’hui, le graphène sort des laboratoires de recherche fondamentale et fait son chemin vers l’industrie en raison de son grand potentiel pour des applications diverses. Malgré le nombre important des méthodes de synthèse développées, la synthèse de couches de graphène reste encore confidentielle et nécessite des améliorations significatives en vue des applications potentielles prédites par les travaux de recherches. Le graphène, du fait de sa difficulté d’élaboration est l’un des matériaux les plus chers à l’heure actuelle et il est d’urgence de développer de nouvelles méthodes de synthèse présentant un meilleur rendement afin d’abaisser le coût de d’élaboration. La synthèse de production de graphène par voie électrochimique est une méthode qui permet d’obtenir des couches fines de graphène. Cette méthode de synthèse nécessite une étude d’optimisation des paramètres expérimentaux (composition chimique) afin de permettre le contrôle des propriétés de ces couches de graphène. Cette étude est accompagnée d’une caractérisation morphologique et structurale des couches de graphène élaborées. Voir les détails
Mots clés : Graphène, Nano carbone, Nanomatériau
Comportement mécanique des nouvelles résines HDPE dans des milieux agressifs
Les polymères constituent une famille remarquable de matériaux de par l’extrême variété des produits qu’il est possible d’en concevoir et la flexibilité des différents procédés de mise en œuvre. Le recours à ces matériaux a permis de réaliser des gains substantiels sur les coûts, les délais d’utilisation et les interventions. En dépit de l’acceptation du polyéthylène comme alternative économique pour les réseaux de tubes, la sûreté de fonctionnement reste une question fondamentale, et son utilisation requiert l’aptitude à déterminer les propriétés intrinsèques en fonction de l’utilisation et des conditions de service requises par le dimensionnement. Cette étude traite la détermination du comportement mécanique d’une résine HDPE à travers la totalité de l’épaisseur d’un tube à gaz. Des éprouvettes normalisées ont été usinées dans des conditions spécifiques suivant la norme ISO-527 dans le sens longitudinal. Les propriétés mécaniques sont mesurées en traction sur une machine asservie et pilotée par ordinateur. Les résultats indiquent qu’il y a une nette évolution des propriétés mécaniques à travers la paroi tubulaire, ce qui confirme le comportement observé dans d’autres études relatives à des filaments de polyéthylène testés dans les mêmes conditions. Ces variations sont imputées aux gradients morphologiques et à l’évolution des contraintes internes imparties par le procédé d’extrusion. Aussi, dans cette étude, nous confrontons les mesures macroscopiques (mécaniques) avec les mesures obtenues par DSC.La durabilité des structures en PE est également une notion importante à prendre en compte dans l'estimation de leur durée de vie. En effet, elles sont souvent exposées à des contraintes environnementales sévères (exposition aux UV, aux produits chimiques, etc…), qui induisent en général une modification de la nature même du matériau (microstructure, état physique, composition chimique, etc…). L’exposition du HDPE à des milieux acides et oxydants est réalisée pour une durée déterminée et les propriétés mécaniques sont mesurées sur une machine asservie. L’effet des milieux agressifs comme les solvants à base de benzène et les bases est discuté en fonction de la position de l’éprouvette à travers l’épaisseur du tube. Il ressort que la dégradation est importante pour les solvants pouvant se trouver dans le sol d’enfouissement. L’atténuation du module d’élasticité et de la limite élastique peut atteindre jusqu’à 25% de la valeur initiale. Au niveau mécanismes, il est supposé que la dégradation des chaînes macromoléculaires (segmentation) combinée au durcissement plastique favorise la fragilisation sous l’effet de forces externes présentes dans l’environnement. Voir les détails
Mots clés : caractérisation mécanique, tube en polyéthylène, module d’élasticité, déformation, extrusion, morphologie, milieux agressifs, oxydation, dégradation, rupture
Commande robuste d'une machine synchrone pour une application à la production de l'énergie éolienne
Afin de maximiser l’efficacité de la chaine de conversion d’énergie, des nombreuses solutions ont été examinées aussi bien au niveau de la génératrice qu’au niveau de l’électronique de puissance. La plupart des dispositifs utilisent des machines asynchrones. Or, ces machines généralement fonctionnent à vitesse fixe, qui ne répond pas aux exigences d’aujourd’hui (rendement, puissance, connexion au réseau, …etc.). Contrairement à la machine asynchrone à double alimentation, qui actuellement la plus demandée dans marché, grâce à son fonctionnement à plusieurs vitesses du vent. En revanche, son rendement reste insuffisant, plus qu’elle nécessite souvent de multiplicateur mécanique. La machine synchrone peut résoudre les problèmes de machine asynchrone, à savoir le poids réduit, le bon rendement énergétique et la stabilité. Voir les détails
Mots clés : Commande, Système Energétique, machine asynchrone, Machine Asynchrone à double alimentation, Machine Synchrone, rendement, vitesse du vent