Sciences des matériaux

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et

CARACTÉRISATION DES ASSEMBLAGES SOUDÉS PAR LEPROCÉDÉ DE SOUDAGE TIG DES ALLIAGESD’ALUMINIUM 7075 T6

M. Temmar, M. Hadji, M. SELLAM  (2011)
Publication

Notre travail consistait à étudier l’influence des traitements thermiques surla dureté de l’alliage d’aluminium 7075 T6 et de mieux distinguer lescaractéristiques de l'évolution de la structure lors du procédé de soudage TIG dansla zone affectée thermiquement. On a remarqué que les évolutions de la solutionsolide sursaturée aux cours des traitements de vieillessement sont conformes auxséquences des précipitations classiques. Une augmentation ou un prolongement à un maintien isotherme, conduit à une apparition de phases d’équilibres incohérentes avec la matrice. L’expérience a permis de mettre en évidence l’évolution de l’état deprécipitation à travers la soudure. Voir les détails

Mots clés : Procédé de soudage TIG, alliages d’aluminium 7075 T6, traitements thermiques, propriétés mécaniques et m icrostructures

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

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

Chromium cast irons are well known for their wear properties. They are widelyused in engineering practices such as mining, cement industries and many others. Theirwear properties are mainly due to their microstructure which is constituted by netted M7C3type eutectic carbide held in an austenitic or martensitic matrix. Several researchers investigatedthe possibility of improving the wear properties of these cast irons by acting onthe microstructure, the morphology of the microstructural constituents as well as on theirdistribution. The present work consists in studying the effect of the niobium on the wearbehaviour of a heat treated chromium cast iron. Characterizations by optical microscopy,abrasion and friction tests are realized in order to establish the wear resistance of this castiron and also the type of microstructure having been at the origin of this improvement. Theobtained results show that the studied material is a 15% chromium white cast iron. Niobiumaddition had an effect on the microstructure as well as on the abrasion and frictionresistances of the heat treated high chromium white cast iron samples. The wear resistanceincreases with the increase of the niobium content. Voir les détails

Mots clés : Chromium cast iron, wear, eutectic carbides, alloying elements

Comportement tribologique et faisabilité d’une architecture de prothèse de hanche

Ridha BADI (2010)
Mémoire de magister

L’objectif est de simplifier la pose de prothèses de hanche et d’améliorer leurs performances mécaniques. Les prothèses actuelles sont composées d’une partie fémorale (une sphère portée par une tige) et d’une partie implantée sur l’os iliaque (une cupule, dans laquelle trouve la sphère). La sphère tourne dans la cupule avec des frottements, parfois importants compte tenu des contraintes correspondants au poids du corps. L’objectif est d’étudier plusieurs architectures alternatives qui remplissent le cahier des charges fonctionnel. Voir les détails

Mots clés : hanche, biomatériaux, tribologie, dégradation

Étude atomistique (AB INITIO) des alliages intermétalliques Fe2Al(Zr1-xNbx) et Fe2(Zr1-xNbx) dans la phase Heusler et de laves C15; stabilité et propriétés structurales

Lyacine RABAHI (2010)
Mémoire de magister

Dans ce travail, on s’est proposé d’étudier les propriétés structurales et la stabilité de quelques intermétalliques technologiquement importants, en utilisant une méthode de modélisation numérique dite ab-initio basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ainsi que les pseudopotentiels. Ces intermétalliques de formule Fe2(Zr1-xNbx) et Fe2Al(Zr1-xNbx) cristallisent respectivement dans la structure des Laves C15 et Heusler L21. Ces phases précipitent dans les alliages à base de Fer Aluminium contenant les éléments d’addition (Zr et Nb). Ces alliages sont destinés a des applications tels que; les échangeurs de chaleur, les composants de moteurs ou de turbines, ou pour la fabrication des pièces structurales. Les résultats des calculs, comparés aux valeurs tabulées dans la littérature, montrent un bon accord. De plus, la stabilité, la rigidité, ainsi que les propriétés magnétiques et thermodynamiques des deux systèmes dépendent fortement de la teneur du composé en Niobium (Nb). Voir les détails

Mots clés : théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), méthode des pseudo potentiels, composés intermétalliques, phases de laves, phases Heusler, approximation quasi-harmonique (QHA), propriétés structurales, magnétiques et thermodynamiques

Contrôle des matériaux composites par ultrasons

Rafik HALIMI (2010)
Mémoire de magister

Comme tous les matériaux utilisés dans l’industrie, les matériaux composites doivent être caractérisés et contrôlés afin de répondre à des règles de qualité et de sécurité souhaitées. Quoi que leurs propriétés anisotropes et viscoélastiques leurs confèrent un caractère particulier et complexe. La plupart des éléments utilisés dans l’industrie aéronautique par exemple, sont des structures minces de grande surface que l’on cherche à contrôler. En effet, les techniques classiques de contrôle non destructif par ultrasons telles que l’échographie, demeurent longues. C'est pourquoi, les ondes de Lamb sont les plus performantes pour le contrôle de ces structures. Ces ondes ont l’avantage de mettre en vibration la totalité de l’épaisseur de la plaque et offrent ainsi, la possibilité de détecter des défauts en surface ou internes quelle que soit leur profondeur. Le travail présenté dans ce mémoire étudie l'interaction du mode de Lamb fondamental (S0) avec différents types de défauts de géométrie simple. Les matériaux étudiés sont des plaques relativement minces, il s’agit de deux types de structures composites aéronautiques à matrice polymère : sandwich à nid d’abeilles d’aluminium et stratifié carbone époxy. Un dispositif expérimental a été mis au point afin de générer et de détecter des ondes de Lamb par contact à l’aide de transducteurs piézo-électriques. La comparaison d’un signal de référence, c’est-à-dire d’un signal enregistré lorsque l’onde traverse une zone saine, et d’un signal ayant subi des modifications liées à l’interaction avec un défaut, doit rendre compte de la présence d’un endommagement dans la structure, de le localiser et d’en estimer l’ampleur. Pour connaître l’emplacement et la taille réelle de défauts, des images échographiques conventionnelles C-scan et B-scan ont été réalisées. Finalement, afin de tenir compte de l’atténuation résultant de nombreux phénomènes plus ou moins complexes tels que la viscoélasticité anisotrope et la dispersion auxquels nous serons confrontés dans le cas d’un composite, des mesures de la vitesse d’énergie et l’atténuation pour différentes fréquences sont effectuées. Voir les détails

Mots clés : ultrason, onde de Lamb, dispersion, images C-scan, matériaux composite

Contribution à l’étude structurale et microstructurale de films ZnO obtenus par ablation laser

Adel TAABOUCHE (2010)
Mémoire de magister

Dans ce travail de magister, nous avons préparé des couches minces d’oxyde de zinc non dopées (ZnO) et dopées à l’aluminium (AZO) par la technique de l’ablation laser pulsé (PLD). Les films ont été déposés sur des substrats de verre et de silicium chouffés à 450°C. La source utilisée est un laser excimer KrF (248 nm, 25 ns, 2 J⁄cm2). Les couche fabriquées ont éte sont analysées par plusieurs techniques : la diffraction des rayons X (DRX) pour analyser la structure des films, la microscopie à force atomique (AFM) pour l’étude de la morphologie et de la rugosité des surfaces, la spectroscopie de rétrodiffusion Rutherford (RBS) pour la détermination de la stœchiométrie et de l’épaisseur, Et enfin la spectrophotométrie UV-visible pour déterminer les propriétés optiques des couches mince ZnO et AZO. La structure des films déposés est hexagonale de type wurtzite avec une orientation préférentielle suivant l’axe (002). La transmittance est de l’ordre de 75 % dans le visible, et l’énergie de la bande optique interdite varie de 3.23 à 3.36 eV quand le dopage en aluminium croît de 0 à 5% at. Voir les détails

Mots clés : couche mince, ZnO dopage, PLD, DRX, AFM, RBS

COMPOSITE MATERIAL CONTROL BY ULTRASOUND

Rafik HALIMI (2010)
Mémoire de magister

As all materials used in industries, composite materials must be characterized and inspected to satisfy required quality and safety conditions. Although their anisotropic and viscoelastic properties their give a particular and complex character. As an example, the most of the elements used in the aircraft industry are thin structures of large surface that need to be controlled. The traditional non-destructive testing techniques by ultrasounds such as echography take time. This is why Lamb waves are most powerful for the control of these structures. These waves have the advantage of exploring all the thickness of plate and propagate at long distances. The work presented in this thesis studies the interaction of fundamental Lamb mode (S0) with various types of simple defects geometry. The studied materials are relatively thin plates; it concern two types of aeronautical composite structures with polymeric matrix: sandwiches with aluminium honeycomb and epoxy carbon laminate. An experimental device was developed in order to generate and to detect Lamb waves with contact using piezoelectric transducers. The comparison of a reference signal, that means a registered signal when the wave crosses a healthy zone, and a signal having undergone the modifications bound to the interaction with a defect, must show the presence in the structure, localization and the dimension estimation of the damage. Conventional echographic images C-scan and B-scan were carried out to know the position and size of defects. Finally, in order to take into account the attenuation resulting from many complex phenomena such as anisotropic viscoelasticity and the dispersion we will face in a composite material, energy velocity measurements and the attenuation for various frequencies were carried out. Voir les détails

Mots clés : Ultrasound, Lamb waves, dispersion, C-scan images, composite materials

Elaboration et caractérisation de couches minces de ZnO déposées par pulvérisation DC.

BOUGHELOUT Abderrahmane (2010)
Mémoire de magister

Le développement de la conversion photovoltaïque pour la génération d’énergie et la réduction des couts d’investissement et ainsi que celui des composants électroniques reste par excellence le  sujet d’actualité.Dans ce cadre une catégorie de matériaux dit TCO (oxydes conducteurs transparents) a attiré une grande attention ces dernières années grâce à leurs remarquables propriétés (optiques, structurales et électriques, opto-électriques, piézo-électriques, magnétiques………….).L’oxyde de zinc (ZnO) est un matériau faisant partie de la famille des oxydes transparents conducteurs (TCO), sa non-toxicité (contrairement, par exemple, à l’indium dans l’ITO) et l’abondance de ses composants sur Terre font de lui un candidat idéal comme contact électrique transparent  et diffuseur de la lumière pour les cellules solaires à base de silicium amorphe et/ou microcristallin. Ces TCO possédant un gap élevé (~ 3-4 eV) qui empêche d’absorber les photons ayant une énergie inférieure à ce gap, et donc les rend transparents à la lumière visible.Ces TCO sont des matériaux très utilisés, car beaucoup d’applications recherchent cette combinaison de la transparence optique avec la conductivité électrique. Le haut pouvoir diffusant des couches de ZnO permet de rallonger le chemin que la lumière parcourt dans la cellule solaire, et donc d’augmenter l’absorption optique et le courant photo-généré dans la cellule.De plus, le ZnO, lorsqu’il est exposé à un plasma d’hydrogène, est beaucoup plus stable que le SnO2 et l’ITO, dont la transmission optique est dégradée par ce plasma. Comme les couches de silicium sont, dans beaucoup de cas, déposées sur la couche de TCO, celle-ci est donc obligatoirement exposée à ce genre de plasma.Signalons enfin que ce matériau a été utilisé dans diverses applications (cellules solaires, en microélectronique, dans la réalisation des capteurs).Les propriétés des couches minces de ZnO (structurales, optiques et électriques) dépendent fortement des conditions de dépôt, comme la composition de phase du gaz, les conditions de plasma, la température de dépôt, la géométrie et la technique de croissance spécifique utilisée. Le ZnO en couches minces peut être élaboré par une multitude de techniques telles que la pulvérisation cathodique en RF, DC ou DC magnétron, par ablation laser, par épitaxie par jets moléculaires et bien d’autres méthodes. Parmi ces méthodes de dépôt, la pulvérisation cathodique DC est une technique prometteuse pour élaborer des couches minces de ZnO à basse température, avec une plus haute pureté, une composition mieux contrôlée et une force adhésive plus grande. La présentation de ce travail va donc s’articuler autour des chapitres suivants :Le premier chapitre, sera consacré à la présentation générale des propriétés de l’oxyde de zinc ZnO (structurales, optique, électrique, morphologiques,…).Le second chapitre reprend la description des mécanismes de formation des couches minces et les techniques de dépôt de ses dernières. La méthode d’élaboration, par pulvérisation cathodique DC, adoptée dans le présent travail sera présentée d’une manière plus détaillée.Le troisième chapitre concernera la description des montages expérimentaux utilisés dans ce travail, comme le banc de dépôt, la  spectrométrie d’émission optique utilisée pour la caractérisation des constituants du plasma ainsi qu'une description des différentes techniques utilisées pour la caractérisation et l’analyse des couches minces de ZnO (transmission optique, diffraction des rayons X, RBS, MEB, photoluminescence et mesures de conductivité électrique).Enfin dans le dernier chapitre, nous présenterons les résultats des propriétés structurales, morphologiques, optiques et électriques de nos échantillons que nous discutons leur évolution en fonction des paramètres de dépôt adoptés durant la préparation des films. Les effets d’un recuit à 300°C sous vide secondaire sur les propriétés optiques, structurales et électriques des couches minces de ZnO seront discutés.Nous terminons ce manuscrit par une conclusion dans laquelle nous dégagerons l’ensemble des résultats significatifs que nous avons obtenus durant ce parcours de thèse tout en mettant en exergue les perspectives envisagées pour la suite de ce travail. Voir les détails

Mots clés : couches minces, ZnO, pulvérisation DC

Theoretical study of structural and thermalproperties of Fe2 (Zr, Nb) Laves alloys

L. Rabahi, A. Kellou, Bradai  (2010)
Article de conférence

The aim of this is to use ab initio calculations(with the (PP) Pseudopotential method) to give newinsights on structural and thermal properties ofbinary and ternary C15-Laves Fe2(Zr,Nb) alloys. Thetemperature effects have been obtained using thequasi-harmonic Debye model exploiting the totalenergy calculations of the PP method. The main results show that:The structural properties obey to the Vegard’s law,meaning that Fe2(Zr, Nb) are quite ordered alloysindependent of the Zr/Nb ratio. In addition, The use of the quasi-harmonic Debye model wassuccessfully applied to determine the thermalproperties of the Fe2(Zr, Nb) alloys in the 0-1000 Ktemperature range. The effect of temperature on bulkmodulii and volume expansions is important inFe2Nb while lesser in Fe2Zr. Voir les détails

Mots clés : Laves Phases, First-Principles calculations, DFT, Quasi-Harmonic Approximation, Debye's Model, Thermal Properties

 INFLUENCE DES TRAITEMENTS THERMIQUES A HAUTE TEMPERATURE SUR LA STABILITE STRUCTURALE ET LA DURETE DE L’ACIER DUPLEX 2205

N. OUALI, M. BOUABDALLAH, B. BELKESSA  (2010)
Article de conférence

Les aciers inoxydables jouent un grand rôle dans d'innombrables domaines tel que : l’industrie pétrolière, agroalimentaire, transport, etc. Comme les autres aciers, ce sont des alliages de fer et de carbone auxquels on ajoute du chrome et d'autres éléments, notamment le nickel, mais aussi parfois le molybdène et le vanadium, afin d'améliorer la résistance à la corrosion et d’autres propriétés aussi. Des traitements de mise en solution et de revenu sur l’acier inoxydable duplex 2205 ont montré une sensibilité de cet acier à la précipitation des carbures de chrome et de la phase intermétallique sigma. Ce phénomène apparaît à des faibles temps de maintien et prends un accru lorsqu’on prolonge la durée du vieillissement. Dans le présent travail on montre que la précipitation débute au niveau des joints de grains et se propage à l’intérieur des grains ferritiques provoquant ainsi un durcissement du matériau. Voir les détails

Mots clés : acier inoxydable duplex, traitement thermique, microstructure, précipitation, phase sigma, propriétés mécaniques.