Sciences des matériaux
Effect of thermal spray process on chemical composition, magnetic behaviour, structure and mechanical properties of coatings based on milled Fe, Co a nd Al2O3 powder
Coated steel substrate by FeCo/Al2O3 nanoparticle with various Co concentrations realized by a thermal spraying process, preliminary powder alloy was elaborated by mechanical alloying technique for 20 h of milling time. The aims of this work are to study the effect of thermal spraying process and mechanical alloying on chemical composition, magnetic behaviour, structure and mechanical properties of coating. After mechanical alloying, the crystallite sizes of the powder were decreased from 18 to 7 nm and the lattice strains increased from 0.36 to 0.56%. This is due to the phenomenon of diffusion of cobalt in the iron lattice and the milling effect. After thermal spraying, many different phases appeared in the coating, such as Al2FeO4, CoAl2O4, CoFe and CoFe2O4. Magnetic behaviour was influenced by this change in the chemical composition of coating. The maximum saturation magnetization was found in Fe40Co20(Al2O3)40 sprayed powder, however, the minimum coercivity was found in Fe50Co10(Al2O3)40 sprayed powder. Mchanical properties parameters such as microhardeness and Young’s modulus were enhanced by the change in chemical composition during mechanical alloying and thermal spraying process. Voir les détails
Mots clés : FeCo/Al2O3 nanoparticle coating, Mechanical Alloying, Thermal Spraying, magnetic behaviour, structural and mechanical parameters
Tribological investigation of carbon fiber-epoxy composite reinforced by metallic filler layer
This work aims to develop a carbon fiber/epoxy composite reinforced by metal fillers (Copper/Stainless steel) in order to improve the tribological properties. For this, a tribological study has been conducted using a ball-on-disc configuration. The surface of the material has been modified by deposing a layer of metal powder during manufacturing. For a better understanding of the wear mechanisms, the worn surface characteristics have been examined using a scanning electron microscope (SEM). The coefficient of friction and the wear rate under different normal loads have been determined for the filled and unfilled composite. The results obtained revealed an increase of the wear rate with the increase of the applied load. Metallic filled carbon–epoxy showed better wear resistance and friction behaviour under different loads. In fact, microhardness measurement showed that the surface hardness has been greatly influenced by the metal filler. The overall results illustrate the impact of metal powders in the modification of polymer matrix composites surfaces. This method is promising to improve the tribological properties. Voir les détails
Mots clés : Polymer matrix composites, Metallic fillers, wear, Coefficient of friction
Elaboration et caractérisation de couches minces d'oxyde dezinc dopées aux métaux pour des applicationsphotovoltaïques et en détection de gaz.
Le travail présenté dans cette thèse porte sur l’élaboration et l’étude de films d’oxydes métalliques d’oxyde de zinc (ZnO) non dopé et dopé à l’aluminium (AZO) et d’oxyde de cuivre (Cu2O) dont les propriétés sont modulées par la variation de la pression partielle d’oxygène (PO2) dans l’intervalle [0,05 - 1,30 mbar] tout en maintenant la pression d'argon fixée à 0,05 mbar, en vue de leur application dans différents domaines. Les dépôts ont été réalisés en utilisant la technique de pulvérisation DC et le dépôt laser pulsé (Pulsed Laser Deposition) (PLD). Les différentes propriétés des échantillons ont été étudiées à travers des analyses de diffraction de rayons X (XRD), de spectroscopie Raman, de transmissions optiques (UV – vis), de microscopie électronique à balayage (MEB) et de mesures électriques d’effet Hall et de caractéristiques courant-tension (I-V) dans le cas des hétérojonctions. Tous les résultats révèlent l’influence particulière des différents intervalles de valeur de la pression d’oxygène, sur les films déposés de ZnO et de Cu2O. Un traitement thermique par un laser infrarouge de différentes énergies, effectué sur les couches de Cu2O a affecté considérablement leurs différentes propriétés. Des hétérojonctions Cu2O/AZO et Cu2O/ZnO/AZO ont été déposées sur des substrats de verre par dépôt de laser pulsé. Elles ont aussi été caractérisées par microscopie à force atomique (AFM) et par microscopie électronique à balayage (MEB). On montre que l’insertion d’une couche de ZnO entre Cu2O et Le film AZO dans l’hétérojonction augmente la taille moyenne des grains et améliore la rugosité de la surface supérieure de l’hétérojonction (surface de la couche AZO). Les mesures de courant-tension (I-V) révèlent que les hétérojonctions réalisées, présentent des comportements remarquables de diodes. La présence du film mince intermédiaire de ZnO réduit de manière significative les courants parasites et de fuite à travers la barrière, améliore la qualité de l’hétérostructure, modifie la bande d’énergie entre les couches AZO et Cu2O en la rendant moins abrupte (plus lisse) et contribue à diminuer la possibilité de la recombinaison des porteurs de charge à l'interface, augmentant ainsi leur durée de vie. L’activité photocatalytique des films ZnO et Cu2O a été étudiée au moyen d’essais sur la photodégradation de la rhodamine B (RhB) et du méthyl-orange (MO) sous irradiation directe de rayons solaires. Une étude comparative a été menée 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. Après exposition des films à la lumière solaire pendant 6 h, un taux d'élimination de 81,69% a été obtenu pour le méthylorange sur des films de Cu2O, tandis que pour la rhodamine B, le meilleur taux d'élimination (60,85%) a été obtenu avec le ZnO.La pression partielle d’oxygène, le traitement thermique au cours des dépôts sont des paramètres clé affectant les propriétés des films d’oxydes métalliques déposés, leur conférant une application appropriée. Voir les détails
Mots clés : oxydes transparentes conducteurs, pulvérisation cathodique, caractérisation électrique, dopage des semiconducteurs, caractérisation optique, caractérisation structurale.
Microstructural Study of Thin Films CuFe Obtained by ThermalEvaporation of Nanostructured Milled Powde
Commercial copper and iron powders were used as starting materials. These powderswere mechanically alloyed to obtain Cu(100-x) Fex supersaturated mixture. The milling duration waschosen in such a way as to obtain a nanostructured mixture and to form a supersaturated solidsolution of CuFe; the powder mixture was used to deposit CuFe on a glass substrate.The elaboration of our films has been carried out using thermal evaporation process (physical vapordeposition) under 1 × 10-6 mbar vacuum from an electrically heated tungsten boat, using thesupersaturated solid solution Cu(100-x) Fex powder obtained by mechanical alloying. The filmsdeposition has been done on glass substrates. In this study, we present the composition effect on thestructural and magnetic proprieties of Cu(100-x) Fex powder and thin films. The chemicalcomposition, structural and magnetic proprieties of milled powders and thin films were examinedby SEM, TEM, XRD, XRF and VSM. Voir les détails
Mots clés : thin film, CuFe Solid Solution, microstructure, DRX, MET, VSM
Study of 5 % Fe-doped ZnO Powder Nanostructures as Transparent Ceramic for Optical Applications
microstructural properties using X-ray diffraction (XRD) for examined 5% Fe doped ZnO. The ZnO starting pure powder exhibited a hexagonal crystal structure with space group p63mc of ZnO, however with the introduction of 5 % Fe in the ZnO milled powder, the hexagonal ZnO phase remained un-changed, whereas the microstructural parameters were subject to significant variations due to the intro-duction of Fe atoms into the ZnO hexagonal matrix to replace oxygen ones. The size of crystallites and microstrains are found milling time dependent. For the applications of Zinc oxide, Zinc oxide (ZnO) is a potential candidate material for optics applications which has attracted considerable attention over past decades due to its wide potential applications such as ZnO photonic crystal slab, photo catalyst, UV absorption, solar cells, and so on. Voir les détails
Mots clés : ZnO; Microstructure; XRD; Mechanical Alloiyng; Optical Applications
Modélisation de l’élaboration d’un biomatériau (hydroxyapatite)
Résumé / Abstract : L’hydroxyapatite (HA) Ca10 (PO4) 6 (OH) 2est élément major dans le corps humain, dans notre travail on a fait une élaboration du ce biomatériau avec la variation de six facteur nécessaire a la fabrication de ce dernier et ce la selon un plan d’expérience Plackett-Burman et ainsi on a calculé le rendement de la réaction on se basant sur un model mathématique avec l’utilisation du minitab14. Les paramètres qui ont été suivi sont : le rapport molaire Ca/P, le temps de la réaction, la vitesse d’agitation, le débit d’ajout des phosphates, la température de la réaction et la température de calcination du produit final. Ainsi, à la fin du processus, les produits solides susceptibles qui sont obtenus sont CaCl2, 2H2O, Na2HP04, 12H2O et Ca3 (PO4) 2, les autres NaCl et HCl sont éliminés avec l'eau de rinçage.Les résultats obtenus montrent que le paramètre rapport Ca/P semble être le plus important et que le produit obtenu est un mélange de phosphate tricalcique avec les réactifs initiaux de la réaction à savoir le chlorure de calcium hydraté et le di-sodium hydrogénophosphate hydraté. Cela fait en tout un mélange d’hydroxyapatite, de phosphate tricalcique et aussi des produits de départ, le chlorure de calcium et le sel de phosphate les deux hydratés. Voir les détails
Mots clés : hydroxyapatite, plan d’expérience, élaboration, Plackett-Burman, Biomatériau
Structural, Electronic and Mechanical Properties of C14-Mg 2 RE(RE=Eu, Er, Tm, Yb and Lu) Laves Phases: A DFT Study
The Pseudo-Potential Density Functional Theory (PP-DFT) method is applied to investigatethe structural, electronic and mechanical properties of C14-Mg 2 RE Laves phases, with RE being Eu,Er, Tm, Yb and Lu. The predicted cell parameter and c/a ratio of each compound are in good agreement with experimental and theoretical results. Moreover, the studied alloys exhibit a metalliccharacter, which is attributed to the presence of Mg atoms in the C14 Laves phase. Also, theformation of C14-Mg 2 RE is found to be controlled by the hybridisation between Mg p states and RE-d and f states. From a mechanical property analysis, the studied alloys are found to be mechanicallystable. The Mg 2 Lu compound exhibits higher ductility, while Mg 2 Er exhibits the smallest one.Finally, Mg 2 Yb is found to be more anisotropic than other phases. Voir les détails
Mots clés : A DFT calculations, B Magnesium based Laves phases, C Density Functional Theory (DFT), D Mechanical properties, E Electronic properties
Nitriding effect on structural stability and magnetic properties of FeAl alloys:DFT study
Using the DFT calculations, the phase stability, structural deformation and magnetic momentof Fe-riche FeAl alloys in presence of different percents of nitrogen were calculated. Theformation enthalpy of these Fe-Al alloys indicates that N preferred the octahedral site than thesubstitution one. Significant changes occur in this energy, affected by N and Fe contentcausing local distortions. From 25 at.% N, the phenomenon of saturation appeared and thesubstitution takes place. The addition of 6 at.% N stabilizes Fe 9 Al 7 and Fe 10 Al 6 . The presenceof N atom leading to decrease the total magnetic moment of FeAl nitride when the magneticorder is antiferromagnetic between N and Fe atom. This magnetic moment increased by theferromagnetic coupling between Fe and N, thus increasing the Fe local magnetic moment andthe magneto-volume effect. Voir les détails
Mots clés : Nitriding, Magnetic Properties, Structural Stability., FeAl Alloys, DFT
Study of the structural and magnetic properties of Fe-doped ZnO
In this work we study the ZnO powder nanoparticles mechanically alloyed doped with iron to investigate the structural, microstructural and magnetic properties using X-ray diffraction (XRD) and Vibrating Sample Magnetometer (VSM). The ZnO starting pure powder exhibited a hexagonal crystal structure with space group P63mc of ZnO, however, with the introduction of 1% Fe in the ZnO milled powder, the hexagonal ZnO phase remained unchanged, whereas the microstructural parameters were subject to significant variations due to the introduction of Fe atoms into the ZnO hexagonal matrix to replace oxygen ones. Voir les détails
Mots clés : microstructure, ZnO, Mechanical Alloying, DRX, VSM
TiO2 doped with nickel thin films Properties
Thin films of un-doped and Ni-doped TiO2 were synthesized by the sol–gel dip-coating technique and deposited on glass substrates, for different annealing temperatures (from 400 °C to 500 °C). The X-rays diffraction and Raman show the formation of anatase phase, we also notice that doping with Ni influence the intensity of anatase peaks and decreases of grain sizes (from 24.3 to 15.23 nm). The nanostructure Ni-doped TiO2 thin films was observed AFM, which shows that the elaborated films are smooth and dense with Rms values of about 3 nm. The calculate values of refractive index of thin films increases from 2.22 to 2.38, and reduction in transmittance and band gap with the increase in the nickel concentration. Vibrating sample magnetometer results of un-doped TiO2 thin films reveal a ferromagnetic behavior at room temperature with Ms = 0.67 10-4 emu and low content of nickel doping leads to an enhancement of the saturated magnetic moment Ms =1.11 10-3 emu. Voir les détails
Mots clés : Ni-doped TiO2, sol-gel, Thin films, TiO2 properties