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Elaboration d’un monocristal d’Al pur par la méthode de CZOCHRALSKI
La croissance des monocristaux a été développée depuis longtemps pour répondre aux besoins des recherches et des applications fondamentales. Dans ce travail nous avons élaboré des monocristaux par la méthode de CZOCHRALSKI, où nous avons utilisé un germe monocristallin en Aluminium pur élaboré par une technique dite déformation recuit, pour ce faire nous avons utilisé un four à deux zones ; la conception de ce dernier a été réalisé chez nous au laboratoire. Le principe de la méthode est comme suit : à l’intérieur d’un creuset en alumine nous avons mis une pièce cylindrique en bronze, les deux extrémités de cette pièce sont façonnées de manières différentes ; pour lui donner une forme conique dont l’angle au sommet doit être d’environ 120°, Le contact entre les deux cônes est un trou de 2mm de diamètre, on introduit à l’intérieur du four ; le tube en alumine ; contenant bien évidemment les pièces (germe en Al pur sous forme d’ampoule au dessus et en contacte à la pièce de bronze) à une hauteur préétablie. Une fois les conditions d’élaborations sont vérifiées, l’opération de monocristallisation commence après que la matière fondue ait traversé le trou de la pièce de bronze, et s’amorcer à partir d’un seul germe qui, en se développant, sera à l’origine d’un monocristal. Autrement dit, le métal liquide en se solidifiant va se déposer couche par couche suivant les plans atomiques du premier germe formé, jusqu'à la solidification totale de la masse liquide. La descente est ensuite interrompue, et le refroidissement s’effectue dans le four, par diminution graduelle du degré de température des deux zones, dans le but d’éviter les chocs thermiques pour l’ensemble échantillon- tube. La masse solidifiée, ayant la forme de creuset, mais avec un diamètre légèrement inférieur, est ensuite coupée pour récupérer seulement la partie contenant le monocristal. Après la vérification du processus de la monocristallisation par l’attaque chimique ainsi que par la Méthode de Laue en routeur, Les échantillons obtenus peuvent être utilisés comme un support pédagogique (travaux pratiques) pour la compréhension des phénomènes métallurgiques. Voir les détails
Mots clés : élaboration des monocristaux, méthode de CZOCHRALSKI, monocristalis
Elaboration Et Caractérisation Des Composites Thermostructuraux Utilisés Dans L’industrie Aéronautique
Considering the needs for light, resistant, reliable materials and with lower costs for the aeronautic industry, we choose the development of thermostructural composite materials for applications in extreme conditions: at high temperatures, under mechanical and thermal constraints, in oxidizing media and under irradiation. These materials are mainly used in structural applications at high temperature, where their use is considered in certain parts of engines of planes, or in braking containing carbon which to avoid metal braking. These materials can be used in other applications (Car, building, electricity, industrial plants…). For the environmental point of view , we plan to study the development of the thermostructural composites by ensuring the properties sought in the finished product, starting from silicon carbide fibers of first generation, or starting from carbon fibers, and with combination of two processes gas way and ceramic way. This work will combine the implementation of processes, the characterization (composition and microstructure) of materials and the study of their physico-chemical and mechanical behavior. In this project, we are interested in one hand, in the study and application of new ways of composite synthesis of ceramic and carbon and on the other hand, the understanding mechanisms and phenomena of these processes Voir les détails
Mots clés : composite, thermostructural, ceramic, carbon characterization, mechanical, thermal
Etude du comportement XC 38 soumis à des contraintes thermique et axiale par les méthodes de contrôle non destructif (C.N.D)
Le contrôle par les méthodes d'essais non destructifs (CND) est très utilisé dans l'évaluation non destructive des matériaux. Ces procédés trouvent une application importante dans la détermination des paramètres mécaniques et métallurgiques des matériaux. L'objet de ce travail est de réaliser une analyse des contraintes dans le matériau créé par des sollicitations externes par les méthodes du contrôle non destructif, précisément les courants de Foucault (CF), le bruit de Barkhausen (BN), le cycle d’hystérésis et la thermographie infrarouge, et l’influence de la température sur ces méthodes, en appliquant les essais de tractions. Les résultats obtenus sont très satisfaisantes par rapport aux cas de validation. Voir les détails
Mots clés : cnd, BN, CF, cycle d’hystérésis, FFT, DSP
Étude microstructurale et électrochimique d’un alliage de titane dans un milieu corrosif
Le titane et ses alliages sont largement utilisés dans les domaines aéronautique et spatial ainsi que dans l'industrie automobile, spécialement l'alliage Ti6Al4V, en raison de leurs propriétés mécaniques et physicochimiques intéressantes. En particulier grâce à leur excellente résistante à la corrosion, ses alliages constituent des matériaux de choix en milieux acide.L'objectif de ce travail est de caractériser d’une manière mécanique et électrochimique, l’alliage Ti-6Al-4V après un traitement thermique à deux températures 950 °C et 1150°C pendant deux temps de maintien, et après essais d’immersion dans une solution de l’acide chlorhydrique (HCL) à 3 et à 5%.Les microstructures obtenues ont été observées ainsi que des mesures de la microdureté HV afin d’estimer les modifications apportées. Le comportement à la corrosion a été analysé par des tests électrochimiques à savoir le suivi du potentiel en circuit ouvert (OCP), des essais potentiodynamiques et des testes de spectroscopies d’impédances électrochimiques (EIS) avec une évaluation de l’effet thermique sur le comportement électrochimique. Voir les détails
Mots clés : Ti6Al4V, traitement thermique, corrosion, milieu acide, spéctroscopie d’impédance é léctrochimique
Filtrage des harmoniques via un poste à souder
Le présent travail consiste à présenter une étude de modification d’un poste à souder afin de dépolluer simultanément un réseau électrique des harmoniques (causés par la présence de ce poste) et d’une charge non-linéaire quelconque. On propose l’addition d’un onduleur (filtre) qui produit les composantes de courant nécessaires que nous devons injecter pour compenser le taux de perturbation en amant des charges polluantes. Par ce travail aussi, on simule le comportement du courant et en vérifiant l’efficacité de ce filtre étudie Voir les détails
Mots clés : Filtrage actif, Onduleur, harmoniques, poste à souder, méthode des puissances, FAP
Hydrothermal Synthesis of Graphene
Nanomaterials containing carbon have open new ways for the development of interesting and innovator applications. Among these materials, the mother of all graphite shapes, the graphene, is becoming a material of a great interest because of their remarkable properties (physical, chemical and electrical ones). Currently, the graphene presents a great promise for potential applications in many technological fields such as: sensors, composites, transparent conducting films, solar cells, storage medium of gas, etc. The development of graphene is a technological challenge; the methods of current production are required with a balance between the facility of the production and the quality of materials. Our present work consists on a preparation of graphene oxide by Hummers method and its chemical reduction using an environmentally friendly reagent, namely, l-glutathione, under mild condition in aqueous solution. The resulting graphene was characterized by X-ray diffraction Voir les détails
Mots clés : Graphene, graphene nanosheets, hydrothermal technique, Chemical reduction
A New Approach to Solve Inverse Kinematics of a Planar Flexible Continuum Robot
Research on the modeling of continuum robots, focused on ways to constrain the geometric models, while maintaining maximum specificities and mechanical properties of the robot. In this paper we propose a new numerical solution for solving the inverse geometric model of a planar flexible continuum robot, we assuming that each section is curved in an arc of a circle, while having the central axis of the inextensible structure. The inverse geometric model for one section is calculated geometrically, whereas the extreme points, of each section, used in calculating the inverse geometric model for multi-section is calculated numerically using a particle swarm optimization (PSO) method. Simulation examples of this method are carried to validate the proposed approach. Voir les détails
Mots clés : Flexible Continuum Robot, Planar Robot, Inverse kinematics, Particle Swarm Optimization
Caractérisation des couches minces par les techniques optiques
Dans ce travail nous avons utilisé des techniques optique et structurale pour caractériser des couches minces de ZnO déposé par pulvérisation cathodique sur des substrats du verre corning et du silicium monocristallin. Nous avons utilisé la spectroscopie Raman pour analyser le type de la structure du couche mince (ZnO) ainsi la diffraction des rayons X, Les caractérisations optiques comportent le relevé des transmittances dans l’UV-Visible et les paramètres optiques tel que les indices de réfraction des couches et leur épaisseur, les mesures de la photoluminescence pour déduire le gap des couches et les niveaux des défauts dans le matériau. Les caractérisations structurales (diffraction des rayons X et Raman) mettent en évidence une structure hexagonale würtzite de ZnO, Les mesures de transmission optique des couches montrent que la transmission optique est très élevée (facteur de transmission) dans la gamme de longueurs d’ondes située entre 400nm et 2500 nm. Voir les détails
Mots clés : pulvérisation réactive, oxyde de zinc, propriétés optiques, caractérisation structurale, conductivité électrique
Synthèse par voie humide de l’hydroxyapatite : Influence du temps d’agitation
Centre de recherche scientifique et technique en soudage et contrôle (CSC), Unité de Recherche en Technologies Industrielles (URTI), Compus Sidi Amar, BP 12, Annaba 23000, Algérie.RésuméLes implantations de prothèses dans un site osseux génèrent des réactions entre les tissus et l’implant qui permettent d’aboutir à son ostéointégration. Pour favoriser cette biointégration, de nombreuses études ont montré l’intérêt de recouvrir l’implant de revêtements présentant des fonctions ioniques similaires à celles des molécules naturelles. Les céramiques phosphocalciques sont très souvent utilisées pour ces revêtements. Elles permettent de combler la perte de substance osseuse grâce à leur composition proche de celle du minéral osseux, leur biocompatibilité, leur stabilité chimique et leur faible densité. L’une des céramiques bioactives à base de phosphate de calcium les plus utilisées est l’hydroxyapatite (HA). nous avons élaboré deux poudres d’hydroxyapatite par voie humide, en variant le temps d’agitation : 72 h et 48 h. La double décomposition est une méthode très rentable, le rendement est de l’ordre de 70% mais demande beaucoup de temps. Les spectres DRX montrent que le temps d’agitation a un effet directe sur la pureté du HA préparée. Voir les détails
Mots clés : hydroxyapatite, biomatériaux, céramiques, double décomposition, voie humide
Mécanisme du frittage de l’hydroxyapatite (HA)
Les sels du phosphate de calcium (CaP) sont les principaux constituants minéraux de l’os des vertébrés et des dents. Parmi les sels de CaP, l’hydroxyapatite (Ca10 (PO4)6 (OH)2, HAp), est la phase cristalline la plus stable thermodynamiquement dans les fluides corporels, la plus similaire à la phase minérale de l’os : en effet, CaP d’origine naturelle est d’habitude carbonatée et déficiente en calcium avec un rapport Ca/P<1,67.Des études récentes ont également montré que les particules du HAp inhibent la croissance de nombreux types de cellules cancéreuses. Aussi, HAp et ses dérivés conduisent à de nombreuses applications industrielles et technologiques non médicales, par exemple en tant que catalyseur pour des réactions chimiques telles que l’addition de type Michael, et l’oxydation du méthane, les matériaux hôtes pour les lasers, les matériaux fluorescents, des conducteurs d’ions et des capteurs de gaz. L’HAp présente des qualités très pratiques pour les processus de traitement de l’eau et l’assainissement des sols contaminés par les métaux lourds [1-3].L’hydroxyapatite (Ca10 (PO4) 6 (OH)) 2 (HA) est un matériau biocéramique souvent utilisée pour des greffes osseuses et des implantations clinique. HA a la capacité de se lier chimiquement avec le tissu osseux vivant, en raison, de sa composition chimique. En outre, la bioactivité et la biocompatibilité de HA permet l’adhérence et la prolifération des ostéoblastes. Cependant, elle est fragile en traction et présente une faible résistance à la rupture par rapport à l'os naturel [4, 5]. L’hydroxyapatite peut être fabriqué par différentes techniques, en fonction de la microstructure et les propriétés désirées. Pour produire des implants capables de résister à des charges mécaniques, il est nécessaire d’utiliser des céramiques densément frittées, qui résistent mécaniquement mieux que les céramiques poreuses. Le frittage est un procédé complexe qui entraine une évolution de la microstructure à travers plusieurs mécanismes de transport de la matière (diffusion en surface, évaporation-condensation, diffusion en volume, diffusion de joints de grains, etc.). Il consiste à un traitement thermique d’une poudre poreuse compactée à une température inférieure à sa température de fusion. Il conduit à densification de céramique par l’élimination des pores dans le corps cru. Durant ce traitement, plusieurs phénomènes induisent la consolidation et la densification de la pièce mise en forme, où, la taille et la forme des particules peuvent changer considérablement d’une manière simultanée. Pendant ce processus, des réactions chimiques peuvent se produire et changent la composition et/ou la phase du produit fritté. Par conséquence, le frittage est d’une importance capitale, dont le majeur objectif est l’obtention d’une microstructure uniforme avec une haute densité avec la taille de grain désirée. [6-9]. La capacité de frittage d’une céramique dépend de plusieurs paramètres expérimentaux comme l’atmosphère, le temps et la température, et de paramètres physico-chimiques tels que la distribution de la taille des grains, la surface spécifique, la densité du corps cru, la composition chimique et la substitution ioniques. Dû à son importance, de nombreux travaux de recherche ont été réalisé, afin de développer la technique appropriée pour la fabrication d’une HAp dense à savoir le frittage conventionnel, le pressage à chaud (HP) ou récemment la technique spark plasma sintering SPS [4].Il est bien connu que la combinaison d’une taille de grains très fine et d’une haute densité permet l’amélioration des propriétés mécaniques des céramiques. Cependant, la préparation d’une céramique dense avec des grains fins est difficile à réaliser, parce que la densification s’accompagne avec la croissance des grains et toute les deux sont gouvernées par des mécanismes de diffusion, qui active simultanément la densification et le grossissent des grains [10].La compréhension de la cinétique de frittage et les mécanismes mis en jeu aide énormément à choisir les meilleures conditions pour l’obtention d’une céramique dense ayant de bonnes propriétés mécaniques.Mécanisme et cinétique du frittage du HAp: Le processus de densification implique 3 étapes majeures, associées à différents domaines de densité relative du matériau ρ. La densification est activée par une énergie de surface σs :σs = 2γ / r (2) avec: σs contrainte de traction en surface, γ la tension en intterface, r rayon des pores sphériques.1. 0,5 < ρ < 0,65 : Formation des joints de grains qui permettent l’établissement d’un squelette solide traversé de pores ouverts sur l’extérieur. Dans le cas du HAp la surface spécifique de la poudre compactée commence à diminuer à partir de 400°C, pendant que les grains se soudent via des liaisons chimiques, qui se manifestent par l’apparition des cols entre 700-800°C [4]. Durant cette étape, la consolidation de la poudre se fait par diffusion superficielle. Dans le cas générale, pour des CaP de formule Ca10-x(PO4)6-x(HPO4)x(OH)2-x, avec 2 ≥ x ≥ 0, la diffusion est analysée et quantifiée selon la loi [4, 11, 14]:ν= dS/dt = k(T,Ca/P) (PH2O)0.68 S8 (3)Avec: S la surface spécifique, PH2O la pression partielle de la vapeur d’eau, k est fonction de la température et de la composition de l’hydroxyapatite déficiente en calcium (CaDHA).2. 0,65 < ρ < 0,92 : Diminution de la porosité ouverte et apparition de pores fermés. Pour une densité relative <85% , la diffusion zen volume est prédominante à court terme (t < 30 min) et à des températures < 1000°C, tandis que la diffusion en joints de grains se produit à des hautes températures et pour des durés assez importantes. Pour une haute densité relative, la densification se fait en parallèle avec le grossissement des grains, ainsi le mécanisme de densification devient difficile à identifier [15].La force motrice du frittage est due aussi à l’énergie interfaciale des courbures des surfaces. La matière se transfère de la surface convexe (r > 0) vers la surface concave (r < 0). Cette courbature contribue à la migration des joints et la croissance des grains. Idéalement, un équilibre final avec des joints de grains plats devrait être atteint. En utilisant un modèle bidimensionnel simple (les modèle 3D sont plus complexes), la microstructure finale peut être schématisée par des grains hexagonaux avec des angles d’équilibre idéal de 120° à la jonction de trois grains adjacents [16, 17].3. 0,92 < ρ < 1 : la porosité fermé est éliminée par l’isolation des pores dans la matrice. La croissance des grains dépend des paramètres thermodynamiques et cinétiques qui est aussi reliée à la température à laquelle les pores se ferment. Cependant, comme il y a pas une étude formelle qui discute la cinétique de croissance des grains du HAp vis-à-vis la température, il est difficile de conclure si le temps ou la température qui est prédominant. Récemment, un nouveau type de frittage en deux étapes, TSS (two-step sintering), est employé pour prévenir la croissance des grains pendant la densification.Deux mécanismes peuvent agir sur la morphologie des joints de grains, le premier est la diffusion superficielle qui induit une consolidation de la poudre compactée sans densification, le deuxième est la diffusion en volume ou en joint de grains avec densification.La densification maximale dépend de deux paramètres thermodynamiques et cinétiques principales qui sont corrélés : la température à laquelle les pores se ferment et la réaction de déshydroxylation progresse. Considérant ce dernier point, l’atmosphère du frittage doit jouer un rôle dans le processusde densification. Voir les détails
Mots clés : hydroxyapatite, frittage, mécanismes, cinétique