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Etude des propriétés mécaniques et magnétiques des alliages Fe70Al30-xSixélaboré par arc melting

This study investigates the effect of Al substitution by Si on the structural, mechanical (Vickers HV hardness) and magnetic (hysteresis loop) properties of the Fe70Al30-xSix alloys developed by Arc Melting.Results show that the increase in Si content gives rise to the ordered phase DO3 (FeAl0.7Si0.3) starting from the composition Fe70Al15Si15; this last transition is accompanied by a drop in micro hardness HV and a remarkable variation in structural parameters such as relaxation of the crystals. Also, the substitution of Al by Si atomes decreases the cell parameter.Our choice of process and alloy is based on economic considerations (low cost) to understand the phase transitions in these alloys that are typical ones. Voir les détails

Mots clés : Fe-Al-Si alloys, Arc melting, Order-disorder transitions, solid solution bcc-Fe, Ordered phase DO3 (Fe3Al0.7Si0.3), micro-hardness HV, Hysteresis cycle, Coercive field, Remanent magnetization, Saturation magnetization

Élaboration et caractérisation des céramiques supraconductrices YBa2Cu3O7

This work presents bibliographic research and generalities about superconducting materials. The polycrystalline superconducting compound Y123 was developed by solid state reaction (powder metallurgy) from stoichiometric mixtures Y2O3, BaCO3, and CuO. To study the effect of the addition of lanthanum-doped cobalt ferrite (0-5-10%) on magnetic and optical properties, samples of 2g (99.9% Y123 and 0.1% CoFe2O4 (0-5-10%) lanthanumdoped) were prepared, and characterized by VSM and FTIR. Voir les détails

Mots clés : cuprates, supraconducter, Y123, YBCO, magnetic

Comportement à l'usure des boulets de broyage moulés et forgés Caractérisation et comparaison

Les secteurs miniers sidérurgiques et cimentiers utilisent de grandes installations pour préparer la matière première et la rendre aussi fine que possible pour répondre à des exigences de process bien définies. Généralement deux types de boulets sont utilisés, les boulets de fonderie et les boulets forgés. Les boulets de fonderie sont en fonte au chrome par contre les boulets forgés sont en acier. Ces derniers sont fournis en différentes granulométrie et composition chimique. En cours de broyage, les boulets subissent des sollicitations différentes qui se résument en un impact une abrasion une friction ainsi que d’autres types d’usure. La tenue à l’usure de ces deux types de boulets est différente du fait qu’ils ne présentent pas le même type de microstructure. Les boulets en fonte au chrome sont constitués d’une microstructure mixte composée d’un réseau de carbure contenu dans une matrice à prédominance martensitique par contre les boulets en acier, la phase carbure existe en proportion très minime. La microstructure est constituée d’un mélange de martensite et bainite.Dans ce travail, nous présentons une étude comparative sur le comportement à l’usure les boulets en fonte au chrome et les boulets en acier forgé. Des caractérisations chimique, métallographique et microstructurales par DRX sont effectuées pour définir la composition chimique, le type de microstructure, la nature et la proportion des phases microstructurales existantes. Des mesures de dureté et des essais d’abrasion et de frottement sont aussi réalisés afin d’évaluer le comportement à l’usure des deux matériaux étudiés. Les résultats obtenus révèlent une large différence du point de vue composition chimique et composants microstructuraux. Les essais d’usure ont montré que les boulets en fonte au chrome et les boulets en acier forgé manifestent un comportement à l’usure qui diffère selon le type d’usure subit. Les boulets en fonte au chrome résistent mieux au frottement par contre les boulets forgés ont une meilleure résistance à l’abrasion. Voir les détails

Mots clés : Boulets moulés;, boulets forgés;, microstructure;, usure;

Microstructure and mechanical behavior of dissimilar AISI 304L/WC-Cocermet rotary friction welds

In this work, dissimilar rapid Rotary Friction Welding of WC-Co cermet to AISI 304 L austenitic stainless steel hasbeen conducted using different friction times. The microstructural examination showed that the increase infriction time from 4s to 12s increases the grain size in both the heat affected zone and the thermo-mechanicallyaffected zone and enlarges the extent of the fully dynamically recrystallized zone. EDS analysis revealed theexistence of a FeeCreW rich band along the WC-Co/AISI 304 L interface in the central region of the weld jointand its absence from the peripheral region. The formation of this band suggests the occurrence of a mutual inter-diffusion between the cermet and the steel which enhanced the metallurgical bonding of the interface. Themechanical behavior investigated by nano-indentation measurements and nano-scratch tests revealed that, re-gardless the friction time effect and considering the 304 L ASS side, the highest hardness (HIT) and the lowestYoung's modulus (EIT) values were recorded in the fully dynamically recrystallized zone. Besides, the increase offriction time resulted in an increase of hardness and Young's modulus of each zone in the AISI 304 L steel side. Voir les détails

Mots clés : Rotary friction welding, WC-Co cermet, AISI 304L ASS, microstructure, Intre-diffusion, Bonding strength

Microstructure and mechanical behavior of dissimilar AISI 304L/WC-Co cermet rotary friction welds

In this work, dissimilar rapid Rotary Friction Welding of WC-Co cermet to AISI 304L austenitic stainless steel has been conducted using different friction times. The microstructural examination showed that the increase in friction time from 4s to 12s increases the grain size inboth the heat affected zone and the thermo-mechanically affected zone and enlarges the extent of the fully dynamically recrystallized zone. EDS analysis revealed the existence of a Fe-Cr-W rich band along the WC-Co/AISI 304L interface in the central region of the weld joint and its absence from the peripheral region. The formation of this band suggests the occurrence of amutual inter-diffusion between the cermet and the steel which enhanced the metallurgical bonding of the interface. The mechanical behavior investigated by nano-indentation measurements and nano-scratch tests revealed that, regardless the friction time effect and considering the 304 L ASS side, the highest hardness (HIT) and the lowest Young’s modulus (EIT) values were recorded in the fully dynamically recrystallized zone. Besides, the increase of friction time resulted in an increase of hardness and Young’s modulus of each zone in the AISI 304L steel side. Voir les détails

Mots clés : Rotary friction welding, WC-Co cermet, AISI 304L ASS, microstructure, Intre-diffusion, Bonding strength.

Improved Cu₂O/AZO Heterojunction by Inserting a Thin ZnO Interlayer Grown by Pulsed Laser Deposition

Cu₂O/ZnO:Al (AZO) and Cu₂O/ZnO/AZO heterojunctions have been deposited on glass substrates by a unique three-step pulsed laser deposition process. The structural, optical, and electrical properties of the oxide films were investigated before their implementation in the final device. X-ray diffraction analysis indicated that the materials were highly crystallized along the c-axis. All films were highly transparent in the visible region with enhanced electrical properties. Atomic force and scanning electron microscopies showed that the insertion of a ZnO layer between the Cu₂O and AZO films in the heterojunction enhanced the average grain size and surface roughness. The heterojunctions exhibited remarkable diode behavior and good rectifying character with low leakage current under reverse bias. The presence of the ZnO interlayer film significantly reduced the parasitic and leakage currents across the barrier, improved the quality of the heterostructure, made the energy band between AZO and Cu₂O layers smoother, and eliminated the possibility of interface recombination, leading to much longer electron lifetime. Voir les détails

Mots clés : Heterojunctions, ZnO, Cu2O, AZO, pulsed laser deposition, solar cells

Comparative investigation of the Ni and the Fe effect on the structure andmechanical response of a WC-W-Ni hardmetal obtained by infiltration

In the present work, and in order to enhance the efficiency of drilling tools for the oil and gas industry, theinfluence and performance of Ni and Fe during spontaneous infiltration on a WC-W-Ni composite materialmechanical behaviour was addressed. Solid-state activity of Fe and Ni during infiltration exhibits partial dissolution in the metallic binder. The chemical affinity between Fe and Ni, provided by the Fe powder and thebinder respectively, derived on the formation of the (Fe, Ni) solid solution and FeNi3 intermetallic precipitates inthe particle/matrix diffusion region, with a hardness (12 GPa) close to that of WC and high elastic modulus (230 GPa). Furthermore, the diffusion of Fe to the matrix leads to the formation of sub-micrometer precipitatesof α-Fe with some (Ni, Mn) in solid solution and of Ni3Sn with a small amount of Cu dissolved, driving to anincrease of about 30% in its elastic modulus, and without appreciable effect in the hardness observed. Voir les détails

Mots clés : Metal matrix composites, Liquid-solid reactions, Precipitation, powder metallurgy, diffusion, mechanical properties

Evoltion microstructurale et propriétés mécaniqued'un assemblage WC-Co/Ag-Cu-Zn et WC-Co/WC-W-Ni obtenu parsoudo-brasage

The performance of drilling tools in different conditions is strongly related to microstructural aspect of the hardfacing coating and to the good bonding between the PDC bits and the whole body. In the present work, the manual oxy-acetylene brazing process is employed for the AISI 1020 steel hardfacing using WC-Ni. The Substrate/hardfacing interface and it is performanceusing Ni-Cr-Al-Mo interlayer is particularly studied. The dissolution and the decarburization phenomena of WC particles with the formation of W2C eutectic phase and their effect on the decohesion of WC particles are investigated. On the other hand, and in order to join the PDC bits (WC-Co) to the steel whole body (AISI 1020) and to the matrix whole body of drilling tool (CMM), Sintering by infiltration of loose powder (SILP) process have been employed to elaborate the CMM via a metallic binder of bronze based alloy. Nevertheless, two brazing techniques have been adopted for joining WC-Co to steel and to MMC, the oxyacetylene brazing process, and for the first time, Tungsten Inert gas (TIG) brazing process using Ag based filler alloy. Voir les détails

Mots clés : Infiltration; Brazing; Hardfacing, Interface, microstructure; mechanical properties

Elaboration et caractérisation tribologique des dépôts composites à matrice métallique projetés thermiquement sur composites à matrice polymère

Les matériaux composites à matrice polymères CMP renforcés par des fibres de carbone sont très compétitifs grâce à leurs propriétés mécaniques et à leur une légèreté. Ceci, résulte par des modules et des résistances spécifiques supérieures à ceux des matériaux métalliques. Néanmoins, ils demeurent sensibles à l’usure et surtout aux impacts répétés des particules, d’où leur nécessité d’être protégés. Les procédés de projection thermique sont depuis quelques temps utilisés pour améliorer les propriétés de surface de ces composites à matrice polymère. Cependant, une mauvaise adhérence et une dégradation mécanique et thermique sont généralement constatées. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de la protection des CMP, par le biais de dépôts réalisés par projection thermique avec un minimum d’impact sur le substrat. L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier l'effet de la modification de la surface supérieure d’un substrat CMP sur la déposition d’une couche d’accrochage métallique qui permettra par la suite de déposer des couches de protection. Les CMP ont été élaborés avec différentes couches supérieures : couche en époxy pure, couche chargée en poudre de cuivre pur, couche chargée en mélange de poudre de cuivre et d'acier inoxydable et enfin une couche de tissu d'aluminium. Les couches surfaciques d’échantillons CMP ont été mises en œuvre pendant le processus de moulage sous-vide. La projection à l’arc a été utilisée pour déposer une sous-couche d’accrochage de zinc sur les CMP. Dans un deuxième temps, une étude a été abordée sur la faisabilité d’un revêtement à matrice métallique anti-usure par projection thermique à l’arc électrique FeCrNiBSi– W–Ti C et par cold spray Al-Al2O3. Des dépôts de sous-couches d’accrochage ont pu être obtenus et optimisés, sans dégradation thermique ou mécanique du composite. Dans le but de contrôler la qualité des revêtements obtenus, ces derniers ont subi une série de tests de caractérisation. Nous citons notamment l'adhérence, les propriétés mécaniques, la porosité, la microstructure, la morphologie et les faciès de rupture. Une fois optimisés, ces échantillons sont utilisés pour le dépôt des revêtements anti-usure et ont été évalués par le biais d’essais tribologiques et comparés au substrat sans revêtement.  Voir les détails

Mots clés : Composite à matrice polymère, dépôt métallique par projection thermique, tribologie, adhérence

RISK OF CONTAMINATION OF ANNABA CITY LITTORAL BY THE MILL SCALE

A significant amount of scale is produced during casting of ingots and processing of hot-rolled products. In the El Hadjar steel complex, 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