Sciences des matériaux

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et

INFLUENCE DE LA PRECIPITATION SECONDAIRE SUR LES PROPRIETES D’USURE D’UNE FONTE AU CHROME ALLIEE

K. BOUHAMLA, A. HADJI, H. MAOUCHE  (2011)
Publication

Résumé –Influence de la précipitation secondaire sur les propriétés d’usure d’une fonte au chrome alliée. La résistance à l’usure des fontes au chrome est fonction du type d’éléments d’addition. Notre approche consiste à étudier l’effet combiné des éléments d’alliage (Ti, Mo, Mn et Nb) sur le comportement à l’usure des fontes au chrome. Plusieurs techniques sont employées (microscopie optique et MEB, DSC et DRX). Des essais d’usure par frottement et par abrasion ont complété cette étude. Les résultats obtenus montrent que l’addition des éléments d’alliages a eu un effet affinant sur la matrice. Un changement microstructural est enregistré au niveau de la matrice sous forme de précipitations proeutectiques et secondaires. Les éléments carburigènes introduits dans la fonte ont favorisé une nette augmentation de la résistance à l’usure par frottement après traitement thermique, comparativement à leur effet sur la résistance à l’abrasion. Voir les détails

Mots clés : fonte au chrome, usure, précipitation secondaire

Effet du niobium sur la résistance à l’usure d’une fonte au chrome traitée thermiquement

K. BOUHAMLA, A. HADJI, H.MAOUCHE, H. MERRADI  (2011)
Publication

RésuméLes fontes au chrome sont bien connues pour leurs propriétés à l’usure. Elles sont utilisées dans les domaines miniers, cimentiers ainsi que tant d’autres. Leurs facultés de résister à l’usure sont principalement dues à leur microstructure qui est constituée d’un réseau de carbure eutectique du type M7C3 contenu dans une matrice austénitique ou martensitique. Plusieurs chercheurs ont exploré la possibilité d’améliorer les propriétés à l’usure de ces fontes en agissant sur la microstructure, la morphologie des composants microstructuraux ainsi que sur leur distribution. Le présent travail consiste à étudier l’effet du niobium sur le comportement à l’usure d’une fonte au chrome. Des caractérisations par microscopie optique, usure par abrasion et par frottement sont réalisées dans le but de déterminer la résistance à l’usure de cette fonte et le type de microstructure ayant été à l’origine de cette amélioration. Les résultats obtenus montrent que la fonte étudiée est une fonte à 15 % de chrome. L’addition du niobium a eu un effet sur la microstructure ainsi que sur les résistances par abrasion et par frottement des échantillons de fontes traitées. La résistance à l’usure augmente avec l’accroissement de la teneur en niobium. Voir les détails

Mots clés : Fontes au chrome, usure, carbures eutectiques, éléments d’alliages

Effet du titane, manganèse et molybdène sur le comportement à l’usure des fontes au chrome traitées

K. BOUHAMLA, A. HADJI, H. MAOUCHE, M. IBRIR  (2010)
Publication

Les fontes à haute teneur en chrome sont largement utilisées dans les domaines où la résistance à l’usure est recommandée. Elles constituent la troisième génération d’alliage après les fontes ordinaires et les fontes au nickel. Le présent travail étudie l’effet de l’addition des éléments carburigènes sur le comportement à l’usure d’une fonte au chrome légèrement hypoeutectique. L’objectif visé est un compromis entre les propriétés de la matrice et des phases eutectiques constituant la microstructure de la fonte étudiée en vue d’atteindre un comportement optimal en cours d’usure caractérisé par de faibles pertes de masse en cours d’exploitation. La méthodologie utilisée consiste à introduire des éléments fortement carburigènes tel que le titane, le manganèse et le molybdène. L’utilisation du titane a été variée entre 0 et 3% par contre le manganèse et le molybdène ont été introduits à des proportions de l’ordre de 0,5% combinés avec le titane (Ti+Mn ; Ti+Mo et Ti+Mn+Mo). La microscopie optique et électronique à balayage ainsi la diffraction des rayons X complétée par affinement Rietveld du diffractogramme expérimental ont été utilisées pour mettre en évidence les précipitations secondaires ainsi que les principales phases microstructurales de cette fonte. Les résultats discutés en terme de comportement à l’usure montrent que la plus faible perte de masse a été obtenue pour l’alliage titrant 3% de titane. Ceci est justifié par le fait que la microstructure de la fonte est composée d’une fine martensite renforcée par des carbures du type MC (TiC) et des carbures secondaires du type M7C3 et d’un carbure eutectique allié. Voir les détails

Mots clés : fonte au chrome, carbures, usure, eutectique

Effect of molybdenum and niobium on the wear behaviour of high chromium white cast iron

K. BOUHAMLA, H. MAOUCHE, A. HADJI  (2008)
Publication

High chromium white cast irons are excellent wearable materials. Their wear resistance is due to the presence of high volume fraction of hard carbides in microstructure. Accordingly, this material is very suitable for many applications such as mineral processing, cement production and other industrial fields. Researchers have tried different alloying elements in order to improve wear resistance of this material. An investigation was conducted to determine the effect of alloying elements on the friction and wear behaviour of high chromium cast iron with various concentrations of molybdenum and niobium. The alloys used in this work were made in industrial induction furnace. Alloying elements were added in crucibles after pouring operation. Amounts of molybdenum and niobium were varied between 0 and 3%. A molybdenum and niobium combination of an amount of 0.5% was also studied in this work. Wear investigations were carried out on the as cast and heat treated state of a slightly hypoeutectic high chromium cast iron.Results showed that the studied alloy is composed of netted eutectic chromium carbides embedded in an austenitic matrix. Wear looses carried out on as cast and heat treated cast irons indicates that the best results were obtained by abrasion with 3% Mo alloy. Friction tests has also given good results but less important. Manganese comparing to niobium addition has much more facilitated the abrasion than the friction resistance. These results indicate that the alloying elements do not act similarly on the two type of studied wear. Voir les détails

Mots clés : high chromium cast iron, microstructure, wear, friction, carbide

Effect of Substrates on the Properties of ZnO ThinFilms Grown by Pulsed Laser Deposition

Adel TAABOUCHE, Abderrahmane BOUABELLOU, Fouad KERMICHE, Faouzi HANINI, Sarah MENAKH, Yacine BOUACHIBA, Tahar KERDJA, Chawki BENAZZOUZ, Mohamed BOUAFIA, Saad AMARA  (2013)
Publication

Polycrystalline zinc oxide (ZnO) thin films have been deposited at 450˚C onto glass and silicon substrates by pulsedlaser deposition technique (PLD). The used source was a KrF excimer laser (248 nm, 25 ns, 5 Hz, 2 J/cm2). The effectsof glass and silicon substrates on structural and optical properties of ZnO films have been investigated. X-ray diffraction patterns showed that ZnO films are polycrystalline with a hexagonal wurtzite—type structure with a strong (103)orientation and have a good crystallinity on monocrystalline Si(100) substrate. The thickness and compositional depthprofile were studied by Rutherford Backscattering spectrometry (RBS). The average transmittance of ZnO films deposited on glass substrate in the visible range is 70%. Voir les détails

Mots clés : ZnO, Thin films, PLD, Silicon, X-ray diffraction, Optical transmittance, RBS

Characteristics of Al-doped TiO2 thin films grown bypulsed laser deposition

Faouzi HANINI, Yacine BOUACHIBA, Fouad KERMICHE, Adel TAABOUCHE, Abderrahmane BOUABELLOU, Tahar KERDJA, Kamel Boukheddaden  (2013)
Publication

Al-doped TiO2 (TiO2:Al) thin films were deposited at 450ºC ontoglass substrates using pulsed laser deposition method. X-rays diffractionspectra showed that the obtained films are polycrystalline of anatase structurewith preferential orientation of (101) direction. AFM images, nanoparticles sizeand surface roughness mean square values showed that the surfaces of TiO2:Alfilms are smoother than that of undoped TiO2 films. A blue shift in theabsorption edge of TiO2 with increasing Al concentration in the film isnoteworthy as it leads to increase in the width of the optical transmission. Theoptical waveguiding performances of the TiO2:Al films were demonstrated byusing the m-lines spectroscopy technique and the results were correlated to thestructural properties. Spectroscopic ellipsometry was used to extract the opticalconstants of the films. The determined band gap of undoped and Al doped filmsvaries from 3.43 to 3.61 eV, which is in accordance to Burstein-Moss shift. Voir les détails

Mots clés : Al-doped TiO2, structure, morphology, optical properties, waveguide, nanoparticles

Influence des traitements thermiques a haute température sur l’évolution de la texture et de la microstructure des soudures d’acier inoxydable duplex

Riad BADJI (2008)
Thèse de doctorat

Ce travail traite de l’évolution de la texture et de la microstructure dans les soudures d’acier inoxydable duplex 2205 traitées thermiquement. L’analyse microstructurale a montré que la ZAT est caractérisée par une forte teneur en ferrite alors que le centre du métal fondu contient plus d’austénite. Les traitements thermiques effectués dans le domaine 800-1000°C ont causé la précipitation de la phase  et des carbures de chrome M23C6 aux interfaces  /  qui sont les sites privilégiés de germination. Au-delà de 1050°C la fraction volumique de la ferrite augmente avec la température. Les propriétés mécaniques optimales du joint soudé sont obtenues suite à un traitement d’hypertrempe à 1050 °C pendant 1h. Le passage de la température d’hypertrempe de 1050 à 1250 °C retarde la précipitation de la phase  et favorise celle de l’austénite secondaire 2. L’étude de la cinétique de précipitation de la phase  dans les différentes zones de la soudure montre que celle-ci suit le modèle modifié de JMA. Les résultats obtenus montrent une dépendance significative de la précipitation de la phase  par rapport à la température d’hypertrempe. L’analyse par EBSD de la texture cristallographique du métal fondu a permis de déterminer la relation d’orientation exacte entre l’austénite et la ferrite comme étant une rotation de 44.2° autour d’un axe <0.16, 0.16, 0.97>. La texture du métal de base reste quasiment stable suite à l’opération de soudage et aux traitements thermiques effectués au moment où une petite dispersion vient perturber légèrement la relation d’orientation dans le métal fondu. Voir les détails

Mots clés : acier inoxydable duplex 2205, soudage, traitement thermique, texture cristallographique, cinétique de précipitation

Contribution à la caractérisation des matériaux par ultrasons

Ali BADIDI BOUDA (2004)
Thèse de doctorat

Durant les deux dernières décennies les ultrasons se sont imposés comme un outil très performant dans la caractérisation non destructive des matériaux. Les ondes acoustiques traversant une matière en ressortent modifiées. Ces modifications sont directement liées avec l’aspectmécanique, structural ou physique de la matière explorée. Apres une étude théorique sur les joints soudés, les traitements thermiques, les constantes élastiques d’ordre deux et trois ainsi que la dureté et la grosseur des grains d’un matériau polycristallin ; l’acier, nous avons d’abord étudié l’influence de l’instrumentation d’une chaîne de contrôle et de caractérisation par ultrasons sur les résultats expérimentaux afin d’optimiser le fonctionnement de cette chaîne. Nous passons ensuite en revue les travaux expérimentaux réalisés au Laboratoire de Caractérisation et d’Instrumentation du C.S.C. et qui ont porté sur l’étude de l’évolution de certains paramètres ultrasonores tels que le vitesses de propagation et les coefficients d’atténuation en fonction de :  l’étendue de la zone affectée thermiquement (ZAT) lors d’une opération de soudage  les constantes élastiques du second ordre pour les matériaux métalliques tel que l’acier au carbone, l’acier inoxydable et le laiton  les constantes élastiques du troisièmeordre de l'acier E36W, de l’aluminium A4 et de l’aluminium 2017A  la dureté et la grosseur des grains de l’acier Cette étude a montré qu’il est possible de caractériser quantitativement avec une précision acceptable les constantes élastiques du second et troisième ordre des matériaux métalliques ainsi que l’étendue d’une zone affectée thermiquement d’un joint soudé. De même, l’analyse de l’évolution des paramètres ultrasonores et des courbes de dureté et de grosseur des grains de l’acier montre la possibilité de remonter à ces caractéristiques par la simple mesure non destructive de la vitesse de propagation ou des coefficients d’atténuation d’un mode de propagation des ultrasons. Les résultats expérimentaux obtenus sont comparés aux résultats obtenus par des techniques classiques et ceux de la littérature et analysés afin de développer des techniques non destructives de caractérisation quantitative et / ou qualitative des matériaux par ultrasons. Voir les détails

Mots clés : contrôle non destructif, ultrason, caractérisation

Étude de l’effet des agents oxydants et réducteurs (ESC) sur le comportement mécanique des résines HDPE 100+ à court et long termes

Wafia GHABECHE (En préparation)
Thèse de doctorat

L’effet de l’environnement (ESC) diminue la durée de vie des pipes en plastique enfouis dans divers sols. Cette étude s’intéresse à l’interaction des couches, interne et externe, d’un tube en HDPE 100+ avec des milieux chimiques agressifs représentés par l’eau distillée, l’acide chlorhydrique HCl (1%, 10%, 20%), l’acide sulfurique H2SO4 (1%, 10%, 20%), le dichlorométhane CH2Cl2, un mélange équimolaire commercialisé de toluène-méthanol et le pétrole brute à température ambiante dans les conditions du laboratoire pour plusieurs périodes d’immersion. Les résultats obtenus indiquent d’une manière générale, que le contact avec les milieux considérés et pour les 2 surfaces (interne et externe) à long terme augmente la rugosité (Ra, Rq, Rz) diminue la dureté (HS) et le module d’élasticité (E), ce qui est néfaste pour les pipes. Nous proposons que l’augmentation de la rugosité est due à la migration des antioxydants (AO), résultat vérifié par les mesures du temps d’induction à l’oxydation thermique (OIT) et par les observations microscopiques MEB. Pour la diminution de la dureté nous suggérons que c’est dû à la diminution de la cristallinité (Xc) mesurée à partir des diffractogrammes DRX et des thermogrammes DSC. Le comportement σ-ε traduit la dégradation mécanique des couches interne et externe du pipe. Voir les détails

Mots clés : polyéthylène, dégradation, ESC, rugosité, dureté Shore, cristallinité, pipes enfouis

Contribution à l’étude de la cohésion du joint de soudure hétérogène entre un acier duplex et un acier HSLA

Brahim BELKESSA (En préparation)
Thèse de doctorat

Les compromis qu’offrent les assemblages hétérogènes entre matériaux métalliques de nuances différentes ont permet au cours de cette dernière décennie à ces multi matériaux de couvrir des domaines d’utilisation très variés. Ils trouvent des applications particulières dans les industries d’hydrocarbures et automobile.Les procédés de soudage hétérogènes conduisent à des modifications de microstructure et induisent des contraintes de distorsion résiduelles jouant un rôle important sur la tenue mécanique des assemblages.Cette étude a pour objectif de contribuer à l’étude des phénomènes liés à l’opération de soudage (procédé TIG et SMAW) d’un acier inoxydable austéno-ferritique (DUPLEX) et d’un acier HSLA. Ceci implique l’identification des phénomènes de dilution en éléments trempant et fragilisant dans la zone fondue, la ségrégation au refroidissement et les transformations induites dans la zone affectée thermiquement.Ces phénomènes très complexes, conditionnent les propriétés mécaniques de l’assemblage et par conséquent sa bonne tenue. Voir les détails

Mots clés : soudage hétérogène, zone fondue, ZAT, acier duplex, acier HSLA, procédés TIG et SMAW