Liste des Thèses de doctorat
Etude des propriétés mécaniques etélectrochimiques d'un multi-matériaufonctionnel obtenu par rechargement dur base Ni-Cr-Fe
L’usure et la corrosion sont un ensemble de phénomènes qui agissent seuls ou en combinaison. Cette problématique est en lien direct avec les préoccupations des industriels ayant une relation avec le domaine du forage pétrolier.Nous nous proposons, à travers ce travail en plus du fait de réaliser des bi- matériaux par deux procédés de rechargement dur différents, SMAW et TIG Pulsé, sur l’acier faiblement allié au chrome-nickel 25CrMo4, en utilisant l’électrode Inconel 182. Ce type d’acier est utilisé lors de la maintenance sur les obturateurs de tête de puits de forage. Dans une configuration de soudage TIG Pulsé (en faisant varier le temps chaud), voir la qualité de la soudure en discutant l’effet des paramètres choisis sur la cohésion à l’interface substrat-métal d’apport et l’optimisation du procédé de soudage. Trois étapes essentielles sont à envisager dans cette étude : La réalisation des bi matériaux par rechargement SMAW, et TG Pulsé, la caractérisation Microstructurale, Mécanique et physico-chimique des composés et particulièrement l’étude électrochimique dans différents milieux. Voir les détails
Mots clés : 25CrMo4, rechargement, Interface, SMAW et TIG Pulsé. Inconel 182
CONTRIBUTION A LA MODELISATION DES FISSURES DANS LES SOUDURES AVEC LES MODELES DE FORCES COHESIVES
Le problème élasto-statique anti-plan d'une fissure de DUGDALE-BARENBLATT dans une bande infinie est traité dans le cadre de ce travail de thèse. La bande infinie est constituée d’une zone fondue (WM), du métal de base (BM) et d’une zone affectée thermiquement (HAZ) ; la fissure est située dans la zone fondue. La WM et la BM sont considérés homogènes. La HAZ est modélisée comme un milieu non-homogène avec un module de cisaillement variant exponentiellement. Le cadre théorique est la théorie de GRIFFITHrevisitée basée sur un principe de minimisation de l’énergie totale de la structure. Le problème élastique est réduit à une équation intégrale singulière (SIE) en utilisant les transformées de FOURIER. L'équation SIE est résolue numériquement par la méthode de quadrature basée sur les polynômes de TCHEBYCHEV. Les effets des paramètres du problème : épaisseurs de la HAZ, et de la WM, l’elasticmismatch (rapport entre les modules de cisaillement des zones WM et BM), ainsi que les propriétés du modèle de DUGDALE, sur l’évolution de la charge de rupture et sur la propagation de la fissure dans le milieu d’étude, est présenté. Une comparaison entre les résultats obtenus avec le modèle de GRIFFITH, est également effectuée Voir les détails
Mots clés : zone fondue (WM), métal de base (BM), zone affectée thermiquement (HAZ)
Elaboration et caractérisation d’un composite à base de diatomite
Des composites à base de matériau à changement de phase ont été élaborés par la méthode d’imprégnation de la paraffine à la diatomite brute, la diatomite calcinée, le kaolin, et le mélange kaolin/diatomite brute pour le stockage de l’énergie thermique dans les bâtiments. Le matériau à changement de phase a été optimisé à partir de la cire de paraffine (CP) et l’huile de paraffine (PL). Un ciment a été élaboré avec différents dosages de la diatomite brute. Les propriétés structurales, microstructurales et thermiques ont été étudiée par diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), calorimétrie différentielle à balayage et analyse thermogravimétrique (DSC-ATG).La diatomite brute est formée de trois phases : le quartz, la calcite, et la silice amorphe.Après calcination, les phases formées sont le quartz α, le quartz β, la cristobalite et le silicate bicalcique. Le kaolin est constitué essentiellement de kaolinite. Les micrographies MEB montrent que le MCP est bien imprégné dans les pores de la diatomite. Les résultats FT-IR révèlent l'absence d'interaction chimique entre la paraffine et la diatomite. Le compositeparaffine/diatomite calcinée présente une température de fusion de 28,44°C et une chaleur latente d'environ 56,40 J/g. La température de transition de phase et la chaleur latente ducomposite paraffine/diatomite brute sont de l’ordre de 28,78°C et 41,26 J/g, respectivement. Les composites PC-PL/diatomite sont de bons matériaux pour le stockage de l'énergie thermique dans les bâtiments en raison de leur fiabilité thermique. L’ajout de 5% de diatomite brute pour la fabrication du ciment conduit à l’amélioration de sa résistance mécanique en compression. Voir les détails
Mots clés : Diatomite ; Matériau à changement de phase ; Stockage de l’énergie thermique ; DRX ; MEB ; DSC
Fault tolerant control of energy processes
This work deals with the control of energy systems subject to faults. The objective is toaccommodate faults by the design of a control law that takes into account the existence ofinternal faults and dysfunctions caused by external environment.Energy systems are characterized by the dependence of their performance on energyefficiency, the total efficiency is the result of the operation of elementary energy processesto verify the final objective which is the production of energy in its final form. Thesupervision of these processes and tolerance to faults allow the improvement of individualperformances and the achievement of global efficiency at a lower cost.In this context, renewable energy conversion processes are characterized by the aspect oftheir dependence on climatic conditions and direct exposure to outdoor environment,resulting in the occurrence of different types of faults and dysfunctions. Solar photovoltaicrenewable energy generation systems are considered in this work as they dominaterenewable electricity capacity expansion. The study of the effect of various abnormalevents and degraded operating modes of solar photovoltaic systems is performed and afault-tolerant control law is proposed to enhance the efficiency of these energy processes.A reconfiguration of controller is designed to switch between an improved current-basedparticle swarm optimization technique and the incremental conductance algorithm.Practical implementation of the proposed approach shows excellent performance in realoperating conditions when compared to traditional maximum power point algorithms. Voir les détails
Mots clés : fault-tolerant control, energy systems, renewable energy, Solar energy, Photovoltaic, Maximum Power Point Tracking, Particle Swarm Optimization
Effets des inhibiteurs verts sur la corrosion des aciers ordinaires dans deux milieux acides.
The cladodes extract of Opuntia Ficus Indica (O.F.I) wich is found in eastern of Algeria (Annaba) and Aloe Vera brought from North America, were the object of our work with the aim of studying their inhibitory efficiencies, on two different mild steels, and in three acidic environments, 1M H3PO4, 0.5M H3PO4 and 0.5M H2SO4. To do so, several analytical methods were used, such as gravimetry, stationary electrochemical methods (potentiodynamic polarization and chronoamperometry), transient electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and the Zero-Charge Potential (PZC) method. Moreover, we used steel surface characterization methods, as the contact angle measurement method and Scanning Electron Microscopy (SEM). The obtained results, related to the inhibitory efficiency, were 97.6% and 80.9% respectively for O.F.I and Aloe Vera, separately used at 10% (v / v) of concentration. Whereas together, these two green inhibitors act as a mixed inhibitor and increase the polarization resistance, while increasing the inhibitor concentration. The synergy of the two extracts with and without the addition of KI, as an additive, improves the inhibitory efficiency by the increase of the polarization resistance. Then, based on the above experiments, we may quality this inhibitors case as physisorption of the tows inhibitors when used separately as well as in synergy. The characterizations of the surface condition of the two mild steel samples confirm the obtained results.Keywords: Corrosion, Voir les détails
Mots clés : corrosion, O.F.I, Aloe Vera, EIS, green inhibitor, mild steel.
Effets des éléments (vanadium et niobium) sur la structure et le comportement à la corrosion de l’acier inoxydable austénitique de type AISI309
Les aciers inoxydables austénitiques sont utilisés dans des environnements agressifs couvrant de larges domaines tels que le secteur alimentaire, chimique et nucléaire. Par ailleurs, ils doivent présenter des propriétés d’emploi adéquates et une durée de vie optimale. Ainsi, plusieurs méthodes sont employées afin d’améliorer ces propriétés à savoir l’addition des éléments chimiques, le traitement thermique et le traitement de surface. Cette étude porte sur l'influence de l'addition du vanadium et du niobium sur la variation de la microstructure, l’évolution des propriétés mécaniques et le comportement électrochimique d’un acier inoxydable austénitique de type AISI309. Un traitement de mise en solution a été appliqué sur l’acier inoxydable de base et l’acier inoxydable allié au vanadium et au niobium à une température de 1100°C pendant trois heures suivi d’un refroidissement rapide à l’eau. Ce traitement a été suivi d’un revenu à différentes températures suivi d'un refroidissement à l’air. La caractérisation microstructurale a été effectuée par microscopie optique, MEB, EDS, DRX, DSC. Afin, d’évaluer la résistance à l’usure des matériaux étudiés, une caractérisation mécanique des échantillons étudiés a été réalisée au moyen des mesures de dureté et des essais d’usure par frottement. De plus, pour examiner le comportement à la corrosion, des tests potentiodynamiques et des mesures d’impédances électrochimiques (EIS) ont été réalisés dans deux milieux HCl et H2SO4. L'inhibition à la corrosion de l'acier inoxydable austénitique de type AISI309 avec et sans ajout de vanadium et de niobium par 2,2’-Bipyridyl dans H2SO4 a été étudiée en utilisant la polarisation potentiodynamique (Tafel), la polarisation linéaire (LRP) et la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE). D’après les résultats expérimentaux il a été constaté la présence d’une précipitation des carbures de niobium et de vanadium de type MC (VC, NbC) au détriment d’une précipitation intergranulaire de carbures riches en chrome, ainsi qu’une amélioration des propriétés mécaniques tels que la résistance à l’usure et la dureté suite à l’ajout des éléments d’alliage (vanadium et du niobium) avec et sans traitements thermiques. Par conséquent, l’addition du vanadium et du niobium a contribué à l’amélioration du comportement à la corrosion dans les milieux envisagés ainsi que l’efficacité inhibitrice de l’acier étudié en présence d’inhibiteur (2,2’-Bipyridyl). Voir les détails
Mots clés : AISI309, Cr23C6, Vanadium, niobium, 2, 2'-bipyridyle, corrosion, microstructure, propriétés mécaniques, comportement électrochimique, dureté, usure par frottement
Synthèse et Caractérisation Physicochimique de Bases de Schiff: Application dans la Protection Contre la Corrosion des Armatures du Béton
Deux bases de Schiff originales nommées L1 et L2 sont synthétisées en utilisant la méthode de condensation et caractérisées par (FT-IR, DRX et AE). Les composés obtenus sont des monocristaux. L'étude de leurs efficacités inhibitrices vis-à-vis de la corrosion des armatures du béton a été réalisée par la polarisation potentiodynamique et la spectroscopie d'impédance (SIE). L'efficacité d'inhibition de L1 et L2 contre la corrosion de l'acier doux dans le béton est étudiée dans le milieu agressif NaCl 0.5M en fonction de la concentration de l'inhibiteur, du temps d'immersion et de la température. Un pouvoir d'inhibition élevé est observé (90% pour L1=10-6M et de 93% pour le L2=10-4M) à t=28jours et T=30°C. Cette inhibition augmente en fonction de la température pour les deux bases de Schiff. Le mécanisme d'action de ces inhibiteurs est défini par l'étude thermodynamique. L'efficacité inhibitrice (EI%) et l'énergie d'activation apparente (Ea) ont été calculées en l'absence et en présence de différentes concentrations de L1 et L2. Les valeurs de DGads, Ea, DHa, and DSa montrent que L 1 et L2 sont des bons inhibiteurs de la corrosion de l'acier doux dans le béton dans un environnement de NaCl 0.5M. Les inhibiteurs étudiés agissent par adsorption selon un processus de chimisorption obéissants à l'isotherme de Langmuir. L’adsorption est confirmée par l’examen des morphologies des surfaces corrodées par MEB. La théorie de la densité fonctionnelle (DFT) a été utilisée pour définir les sites d’action de ces inhibiteurs et les résultats déduits sont en bon accord avec ceux de l’expérimental. Les tests mécaniques réalisés pour examiner l’effet de l’ajout de ces deux inhibiteurs sur la résistance mécanique du béton armé n’a révélé aucune contrainte. Ces composés sont donc promoteurs dans le domaine du Génie Civil. Voir les détails
Mots clés : Corrosion - Armature - Béton -Inhibiteurs Organiques –Bases de Schiff- Synthèse Chimique- Polarisation Potentiodynamique–Spectroscopie d'Impédance - EIS –MEB – DRX–EDX–DFT.
Analyse de la neutralisation du dopant dans le silicium parl’hydrogène pour une corrélation avec la tension en circuit ouvertmesurée sur des cellules photovoltaïques.
La motivation des recherches entreprises dans cette thèse vise à renforcer les potentialités qu’offrent les films de polysilicium (poly-Si) en couches minces pour des applications photovoltaïques. Pour ce faire, il était d’une importance primordiale de passiver avec l’hydrogène les défauts inter – et intra – grains du poly-Si. Cependant, l’amélioration des propriétés électriques de ces films est accompagnée par une neutralisation des atomes dopants suite à la formation des complexes dopant-hydrogène. En outre, la concentration active du dopant est un paramètre crucial qui peut affecter les propriétés électroniques des dispositifs conçus à base de silicium. Ainsi, l’objectif principal de notre travail est d’analyser la neutralisation du dopant dans le monosilicium par l’hydrogène pour une éventuelle corrélation avec la passivation des défauts dans le poly-Si. En conséquence, des films de silicium monocristallin obtenus par la technique de fusion de zone et dopé uniformément au phosphore ou au bore ont été utilisés pour élaborer respectivement des diodes Schottky ou des jonctions n+p. Ces dernières ont été employées pour explorer la neutralisation des dopants par l’hydrogène en revanche le suivi de l’évolution de la tension en circuit-ouvert mesurée sur des cellules photovoltaïques n+pp+ à base du silicium polycristallin a été dédiée pour l’examen de la passivation des défauts inter – et intra – grains. Par ailleurs, les traitements d’hydrogénation ont été réalisés dans un réacteur Roth & Rau de PECVD du laboratoire ICUBE (ex. INESS) de Strasbourg (France) qui permet de créer des plasmas à décharge micro-onde assistée par la résonance cyclotronique électronique. L’analyse des résultats obtenus montrent que l’introduction de l’hydrogène dans le silicium cause une neutralisation du phosphore et peut même former des molécules de H2. Proche de la surface de silicium, les molécules d’hydrogène forment des platelets et par la suite la diffusion de l’hydrogène en volume s’affaiblit tandis qu’une hydrogénation excessive donne lieu à de nouveau défauts qui dégradent les propriétés électriques en particulier la tension en circuit-ouvert. Egalement, l’hydrogène neutralise le bore dans les jonctions n+p et provoque un gradient de concentration entre la limite de la zone de charge d’espace (ZCE) et la profondeur de la région p. En conséquence, nous avons admis l’existence d’un champ électrique qui encourage une diffusion profonde des atomes d’hydrogène en volume de la région p. A ce stade, un mécanisme de diffusion et de passivation des défauts dans les cellules photovoltaïques n+pp+ en polysilicium a été proposé. Aussi, il a été constaté que la désactivation du dopant s’effectue dans une région électriquement neutre qui agit comme une couche tampons résistive à faible mobilité près de la surface de l’émetteur n+ et proche de la jonction, ce qui entraîne une réduction du nombre de porteurs de charge recombiné à la surface avant et aux bords de la cellule photovoltaïque. C’est pourquoi, la tension en circuit-ouvert s’améliore au fur et à mesure que la concentration du dopant inactif augmente dans les cellules solaires à base du silicium polycristallin. Voir les détails
Mots clés : passivation, plasma, Cellules photovoltaïques, Hydrogénation
Investigation théorique des complexes d’inclusion acide acétylsalicylique:β-cyclodextrine via la méthode AIM et la dynamique moléculaire
La mécanique quantique et la dynamique moléculaire ont été utilisées pour étudier l'inclusion d'aspirine neutre et déprotonée dans la cavité de la β-cyclodextrine (β-CD). Tout d'abord, la mécanique quantique a été utilisée pour étudier les propriétés structurelles, énergétiques et topologiques du complexe neutre (ASA: β-CD) et de sa forme déprotonée (ASA–: β-CD). La nature et la force des interactions conventionnelles et non conventionnelles dans ces complexes ont été étudiées. Elle a été réalisée en combinant les critères théoriques d'Atoms In Molecules (AIM) suggérés par Koch et Popelier et la méthode des orbitales atomiques (NBO) à l'aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité corrigée en dispersion (DFT-D3) avec la fonctionnelle B3LYP utilisant la base cc-pvdz dans la phase gazeuse.Tandis que la dynamique moléculaire a été utilisée pour étudier les processus d'inclusion des complexes (ASA:β-CD) et (ASA–:β-CD) pour déterminer l'énergie libre à l'aide de simulations non biaisées et biaisées. De plus, nous avons suivi la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d’ASA/ASA– et la β-CD en fonction du temps d’un part, et la formation de liaisons hydrogène entre ASA/ASA– et les molécules d'eau, d'autre part. Voir les détails
Mots clés : Aspirine, Cyclodextrine, Mécanique quantique, Complexes d'inclusion, Simulation par dynamique moléculaire, Liaisons hydrogène.
Elaboration et caractérisation de couches minces d'oxyde de zinc dopées aux métaux pour des applications photovoltaïques et en détection de gaz
L’objectif de la thèse été le développement d’un groupe de dépôt de pulvérisation DC, et le dépôt des couches minces des oxydes métalliques (ZnO, AZO, Cu2O…) pour les testé dans quelques applications, dans ce cadre : Des couches minces de ZnO, d’AZO et de Cu2O ont été déposées en utilisent un groupe de pulvérisation DC monté au labo et par dépôt laser pulsé (PLD) et ça dans différents conditions de dépôt. Un ’étude en fonction la pression partielle d’oxygène dans la chambre de dépôt été effectuée sur des films minces de ZnO et de Cu2O déposé par pulvérisation DC et PLD, respectivement. Comme nous avons menu un traitement thermique par un laser infra rouge sur les couches de Cu2O déposé à différent pression d’oxygènes. Les échantillons ont été caractérisés par photoluminescence (PL), diffraction des rayons X (XRD), Raman, transmissions optiques (UV – vis), microscopie électronique à balayage (MEB) et des mesures électrique (effet Hall). Tous les résultats montrent l’influence de la PO2 sur les films déposés de ZnO et de Cu2O, et le recuit par laser change les différentes propriétés des couches de Cu2O.Des hétérojonctions Cu2O/AZO et Cu2O/ZnO/AZO ont été déposées sur des substrats de verre par dépôt laser pulsé. Les propriétés structurelles, optiques et électriques des films d'oxydes ont été caractérisées. Les hétérojonctions aussi ont été caractérisées, ou le microscope a force (AFM) atomique et le microscope électronique à balayage (MEB) montrent que l’insertion d’une couche de ZnO entre Cu2O et Le film AZO dans l’hétérojonction améliorent la taille moyenne des grains et la rugosité de la surface. Les hétérojonctions présentent des comportements de diode remarquables. La présence d’un film mince intermédiaire en ZnO réduit de manière significative les courants parasites et de fuite à travers la barrière, améliore la qualité de la hétérostructure, rend la bande d’énergie entre les couches AZO et Cu2O plus lisse et éliminer la possibilité de recombinaison d'interface, ce qui conduit à des électrons beaucoup plus longs durée de vie.L’activité photocatalytique des films ZnO et Cu2O a été étudiée au moyen d’essais la photdégradation de la rhodamine B (RhB) et de méthyl orange (MO) sous irradiation à la lumière solaire. Une étude comparative a été réalisée entre le ZnO et le Cu2O pour la décoloration de la Rhodamine B et du Methyl orange sous la lumière solaire. Les résultats ont montré que les films de ZnO présentent une activité photocatalytique plus grande avec la rhodamine B que le méthyle orange, qui présente plutôt une photodégradation plus importante avec les films de catalyseur de Cu2O. En fait, après avoir exposé les films à la lumière solaire pendant 6 h, on a obtenu un taux d'élimination de 81,69% pour le méthylorange sur des films de Cu2O, tandis que pour la rhodamine B, le meilleur taux d'élimination (60,85%) était obtenu avec du ZnO. Voir les détails
Mots clés : couches minces, ZnO, Photovoltaïques, Détection de gaz