Sciences des matériaux
Ageing Behavior and Restoration by Heat Treatments of 2205 Duplex Stainless Steel
Duplex stainless steels (DSS) are prone to intermetallic phase formation at high temperatures, which can drastically decrease the toughness property. This work investigates the microstructural evolution of σ phase in a SAF 2205 DSS after subsequent isothermal aging and annealing treatments and there influences on mechanical properties. We submit specimens to impact testing and hardness measurements before and after ageing and restore treatments. The results showed that considerable changes in term of precipitation of intermetallic particles were observed in microstructure. The formation of these intermetallic phases such as σ was recognized as the major reason for the observed changes. However aging at 850°C led to a significant decrease in toughness and slight increase in hardness and the high temperature treatment at 1080°C dissolves all secondary phases.. Voir les détails
Mots clés : duplex stainless steel, ageing, Restore, Toughness, sigma Phase
Structural and thermal properties of Fe2(Zr,Nb) system in C15, C14 and C36 Laves phases:First-Principles study.
The pseudopotential method (PP), Based on Density Functional Theory (DFT) using the Generalized Gradient Approximation (GGA) was applied to investigate the Fe2(Zr, Nb)system within the three Laves phases structures: Cubic C15, Hexagonal C14 and C36. The effects ofNb concentration on structural, thermal and stability of the system were studied. The latticeparameters and bulk modulus of the three phases were predicted and showed a good agreement withthe available experimental data. The rigidity of the Fe2Nb was higher than the Fe2Zr one for C15, C14 and C36. The energetic phase diagram of the systems was also established by determining theheat formation of the different phases. The obtained results showed that the Laves phase have closeformation energies which suggests that the C15, C14 and C36 phases can co-exist at low-temperature. Finally, the temperature effect on the structural parameters, thermal expansions, heatcapacities and Debye temperatures are determined from the non-equilibrium Gibbs functions anddiscussed accordingly. Voir les détails
Mots clés : Ab initio calculations, Pseudopotential Method, DFT, Laves Phases, Debye's Quasi-Harmonic Model
METALLURGICAL AND MECHANICAL CHARACTERIZATION OF ALUMINUM ALLOY 6061 T6 WELD JOINT
An investigation was made for welding an Aluminum Alloy 6061-T6 by gas tungsten arc welding with ER4043 filler metal. The material used is an extruded pipe of 168.3 mm (6 inch) diameter and 7.11 mm thickness. A metallurgical analysis was made through out weld joint, heat affected zone and base metal followed by micro hardness test, tensile test and fracture analysis. Microstructural changes in the weld metal are between dendrite structure and a granular structure. The heat affected zone is divided into several areas according to the distance from the deposited metal to base metal. There is a coarse structure, recrystallized and fine structure. The fracture analysis revealed a surface usually consisted of elongated dimples, a pattern indicating failure via ductile fracture mechanisms and fragile face that can be the precipitates of the second phase. Voir les détails
Mots clés : Welding aluminum alloys, Metallurgical and Mechanical evolution, Precipitation
Etude du soudage TIG de l’alliage d’aluminium 2024-T3
Les programmes récents de conception d'aéronefs sont caractérisés, sur le plan des matériaux, par l'introduction d'alliages soudables, qui semblent promis à un bel avenir. En se substituant à la technique traditionnelle d'assemblage par rivetage, le soudage ouvre la voie à un gain de masse, mais aussi à des réductions de coût en production, comme en maintenance, essentiellement grâce à une amélioration de la résistance à la corrosion et à la fatigue. Le savoir-faire, l’expérimentation et la compréhension technologique des différents paramètres du procédé de soudage à l’arc TIG (Tungsten Inert Gas) appliqué à l’alliage d’aluminium 2024 à l’état T3 (mise en solution, écrouissage et maturation) ne peuvent que nous aider à définir la démarche la plus juste ou efficace d’une modélisation nécessaire pour la prise en compte, dès la conception, du comportement de l’assemblage. Le travail présenté porte sur la définition d’un domaine opératoire de soudabilité de l’alliage étudié, d’une épaisseur de 2mm, et les conséquences métallurgique et mécanique de cet assemblage sur les propriétés du matériau. Concernant l’aspect opératoire, un programme d’essais, couplé à des mesures du champ thermique par thermographie infrarouge, nous a permis de comprendre l’influence des différents paramètres intervenant lors de l’opération de soudage (tension, intensité, vitesse de soudage, protection gazeuse, métal d’apport). D’un point de vue caractérisation, l’observation classique en microscopies optique et électronique couplée à la diffraction d’électrons rétrodiffusés (EBSD) nous a permis d’accéder à des informations sur la microstructure de la zone d’assemblage, nous permettant une meilleure compréhension du comportement mécanique du joint de soudure, caractérisé par des essais de microdureté et de traction. Voir les détails
Mots clés : soudage TIG, alliage 2024, microstructure, propriétés mécaniques
Surface degradation of HDPE-100 pipe: Effects of some aggressive environments (solvents)
In this study, external and internal surfaces of a high density polyethylene (HDPE-100) pipe are characterized in terms of roughness and hardness in order to understand surface variances in the as-received material and to appreciate surface quality for electrofusion welding or resistance to given aggressive environments. The effects resulting from the action of 3 environmental stress cracking agents that might be in contact with pipe surfaces are studied separately following a specific protocol. In the initial state (as-received pipe), it was found that the outer surface is rougher and harder than the inner surface. In contact with distilled water, the external surface roughness increased slightly by 6% while hardness decreased by 14% although the roughness of the internal face of the tube revealed a small decrease (<5%). The effect of hydrochloric acid was examined with varying concentrations and it was observed that roughness augmented with concentration while hardness remained relatively constant after a major drop by 40% and 32% for outer and inner surfaces respectively. Finally, in the cases of oxidizing agents, dichloromethane (CH2Cl2) and (50:50) mixture of toluene and methanol, a significant disturbance of surface quality is observed and led to a hardness decrease of both outer and inner surfaces of by 20% and 16% respectively. The mechanical properties are also affected as revealed in literature studies. Crystallinitymeasurements confirm the gap between outer (51.55%) and inner (61.31%) surfacesindicating that degradation has taken place at the structural level when HDPE wasin contact with those aggressive agents. After exposure to these environments, results indicate that crystallinity fell approximately one third compared to as-received material, therefore reducing resistance to fracture and pipe lifetime. Voir les détails
Mots clés : polyethylene pipe, surface roughness, hardness, degradation, aggressive environments, crystallinity
Mise en forme des composites à matrices céramiques
Les composites à matrice céramique (CMC) sont des matériaux qui connaissent un bel essor ces dernières années, ils deviennent une alternative des composites à matrice organique (CMO). Dans cette contribution, nous présentons les principales voies d'obtention de ces composites.Etant donné que les composites à matrice céramique, contrairement aux CMO, ne sont pas mis en forme par moulage, mais plutôt par dépôt dont les procédés employés comportent deux étapes ; premièrement la fabrication d’une préforme suivie par une densification de cette dernière.Pour le dépôt de la matrice céramique au niveau du tissu, des précurseurs sont infiltrés sous formes liquides ou gazeuses. La voie liquide est relativement rapide mais donne des matrices poreuses de qualité moyenne, tandis que la voie gazeuse présente un bon contrôle de la composition des matrices (pureté, fonctions techniques...) mais extrêmement lente et coûteuse, ce qui la rend adaptable aux applications les plus spécifiques. Voir les détails
Mots clés : composite, Mise en forme, céramique
ETUDE LE COMPORTEMENT MECANIQUE D’UN MATERIAU COMPOSITES PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS
Les matériaux composites sont par essence des matériaux offrant de grands potentiels pour la conception de pièces de haute performance mécanique présentant, en général, des formes relativement complexes. Par ailleurs, les nombreuses géométries et configurations des renforts permettent une grande variété de propriétés et un bon contrôle de leur anisotropie. Dans ce travail on a utilisé la méthode des éléments finis, pour étudier le comportement mécanique d’un matériau composite en flexion 3 points. Le but de notre étude est de mettre en évidence l’influence d’orientation des fibres sur le comportement du matériau, ainsi que la distribution des champs des contraintes et des champs des déformations dans chaque pli. Voir les détails
Mots clés : composite, flexion comportement m´ecanique ´el´ement fini, simulation
Système de chauffage par micro-ondes (2.45 GHz) à haute température destiné au synthèse et frittage des matériaux céramiques
Les procédés utilisant le chauffage micro-ondes pour obtenir de hautes températures nécessaires à la synthèse des phases et à la densification des céramiques sont peu développés durant les dernières années. ces techniques de chauffage présentent des spécificités souvent intéressantes par rapport aux techniques de chauffage conventionnelle, Certains de ces spécificités incluent, cinétique de mise en température, faible consommation d’énergie…, les vitesses de chauffage très rapides (> 100 °C /minute) ne conduisent pas des dommages dû au choc thermique, réduise considérablement la durée et la température du transformation, et donne des microstructures fines et par conséquent des propriétés mécaniques et électrique améliorées. Pour avoir un chauffage à haute température destiné au traitement des matériaux céramiques nous avons adapté dans ce travail un four micro-ondes domestique multimode, pour obtenir une haute température destiné au synthèse et frittage des matériaux céramiques et études de chauffage par micro-ondes. Après la réalisation du système de chauffage, on a synthétisé et fritté des poudres de BaTiO3 dopé à différents pourcentages de Fe2O3(7% ,15%, et 20% mol) à 1200°C pendant 20 minutes dans la cavité micro-ondes multimode. Les résultats obtenus notamment les densités de frittage par chauffage micro-onde étaient considérablement élevés par rapport à celles trouvés par la méthode conventionnelle des mêmes échantillons des matériaux précédant. Voir les détails
Mots clés : micro-ondes, synthèse, frittage, céramiques.
Properties of Al-doped ZnO thin films grown by pulsed laser deposition on Si (100) substrates
Undoped and Al-doped ZnO (AZO) polycrystalline thin films (Al: 3, 5 at.%) have been deposited at 450°C onto Si(100) substrates by pulsed laser deposition method. A KrF excimer (248 nm, 25 ns, 2 J/cm2) was used as laser source. The study of the obtained undoped and Al-doped ZnO thin films has been accomplished using X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS) techniques. The ZnO and AZO thin films deposited have been crystallised in hexagonal wurtzite-type structure with a strong (00.2) orientation. The grain sizes calculated from XRD patterns decrease from 38 to 26 nm with increasing Al doping. All nanoparticle thin films have a good surface morphology. Voir les détails
Mots clés : ZnO, Al doping, pulsed laser deposition, PLD, X-ray diffraction, XRD, atomic force microscopy, AFM, Rutherford backscattering spectrometry, RBS, nanoparticles
Eddy Current Characterization of (Fe65Co35)xAl1-x Nanocrystalline Alloy Synthesized by Mechanical Alloying Process
An investigation was conducted to explore the applicability of Eddy Current (EC) and magnetic techniques to characterize the formation and grains size variation during Mechanical Alloying (MA) and the formation of a new mixture due to the variation of crystallography parameters. The change in apparent density was attributable to the irregular particles of the metal powders. A series of Nanocrystalline (Fe65Co35)xAl1-x samples have been prepared using M.A based on planetary ball mill under several milling conditions. M.A is a non-equilibrium process for materials synthesis. The structural effects of MA of powders were investigated by X-Ray diffraction analysis, SEM, microwaves, hysteresis magnetic and Eddy Current technique. Consequently, a nanostructure alloy was obtained with an average grain size of 8 nm. Experimental results show that fine nanocrystalline alloy powders prepared by mechanical milling are very promising for microwave applications and it is suggested that Eddy current measurement technique is a useful tool for the characterization of nanocrystalline materials. Voir les détails
Mots clés : Eddy Current, Fe-Co-Al Powder, Magnetic Properties, Mechanical Alloying, Microwave