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Vacuum refining copper melts

Danovitch, David. January 1982 (has links)
No description available.
432

Vacuum refining in molten steel

Harris, Ralph L. January 1980 (has links)
No description available.
433

Métallurgie colloïdale : structure et propriétés mécaniques d'un système colloïdal modèle comme un analogue de polycristaux atomiques / Colloidal metallurgy : structure and mechanical properties of a model colloidal system as an analog of atomic polycrystals

Tamborini, Elisa 14 December 2012 (has links)
La plupart des solides dans la vie quotidienne, tels que les métaux et les céramiques, sont des systèmes cristallins dans lesquels les atomes ou molécules sont arrangés sur une structure périodique. Les solides cristallins sont rarement composés d'un cristal unique, mais sont en général des systèmes polycristallins formés par un grand nombre de grains cristallins avec une même structure cristalline, mais différente orientation. On appelle joints de grain (JG) les réseaux 2D de défauts qui séparent deux grains d'orientation différente. Les polycristaux jouent un rôle important en science et technologie et une connaissance complète de leurs propriétés mécaniques est de grand intérêt. La plasticité des polycristaux est liée à leur microstructure, mais les mécanismes qui régissent leur comportement plastique sont encore mal compris, en partie du fait de limitations techniques pour les systèmes atomiques. D'autre part, les colloïdes, dont l'étude expérimentale est souvent plus aisée que celle des systèmes atomiques, du fait de temps et taille caractéristiques plus grands, sont souvent considérés comme des systèmes modèles pour les atomes. L'objectif de la thèse est l'étude des propriétés mécaniques d'un polycristal colloïdal formé par une suspension aqueuse d'un copolymère tribloc commercial (Pluronic F108), dopé par une faible quantité de nanoparticules (NPs). Le polymère présente une phase micellaire cristalline pour une gamme de température et de concentration. De manière similaire à ce qui est fait couramment pour les systèmes atomiques, on peut contrôler le taux de cristallisation en faisant varier la vitesse à laquelle l'échantillon est porté de la phase liquide à basse température (T ~ 0°C) à la phase micellaire cristalline à température ambiante. Une caractéristique importante est que la taille des grains peut être facilement contrôlée en faisant varier la vitesse d'augmentation de la température ou la concentration en NPs. Dans un premier temps, nous avons caractérisé la structure du polycristal par diffusion de neutrons (SANS) et de lumière. Les mesures par SANS ont permis de sonder la structure du polycristal à l'échelle du nanomètre, i.e. sur des échelles de longueur comparable à celle des micelles et des NPs. Nous avons constaté que la structure cristalline micellaire est conservée indépendamment de l'histoire thermique de l'échantillon et de la concentration en NPs. De plus, nous avons montré que la distribution des NPs dans l'échantillon est hétérogène: les grains sont pauvres en NPs alors que les JG sont enrichies en NPs. Par conséquent, les NPs ségrégent dans les JG et et jouent un rôle analogue aux impuretés dans les cristaux atomiques. En outre, en raison de leur ségrégation, les NPs sont structurées sur une échelle de longueur beaucoup plus grande que leur taille. Nous avons étudié la structure mésoscopique des NPs par diffusion statique de la lumière, grâce à un appareil de diffusion de la lumière (MALS) spécialement construit pour accéder à la plage correcte de vecteurs d'onde. D'autre part, afin d'étudier les propriétés mécaniques des polycristaux, des mesures de diffusion dynamique de la lumière ont été réalisée dans la configuration MALS sur un échantillon soumis à des déformations de cisaillement cycliques. Dans la configuration MALS, l'intensité diffusée étant dominée par les NPs dans les JG, la technique permet de sonder la dynamique du réseau de JG induite par le cisaillement. Expérimentalement, on calcule la corrélation de l'intensité diffusée mesurée après un nombre donné de cycles de déformation. Les données montrent systématiquement une décroissance de la corrélation après un nombre caractéristique de cycles, démontrant ainsi l'existence de plasticité dans les échantillons. À l'avenir, des échantillons avec des tailles de grain différentes seront étudiés. De telles expériences pourraient faire la lumière sur les liens entre plasticité d'un polycristal colloïdal et microstructure. / Most everyday life solids, such as metals and ceramics, are crystalline systems in which atoms or molecules are arranged in a regular periodic structure. Crystalline solids are rarely composed of one single crystal, but are usually polycrystalline systems made of a large number of crystalline regions (grains), which share a common crystal structure, but with different lattice orientations. The interfaces where crystallites meet are denoted as grain boundaries (GBs). Polycrystalline materials play an important role in science and technology and a complete knowledge of their mechanical properties, including their elasticity and plasticity, is of great interest. It is well known that the plasticity of polycrystals is related to their microstructure, but the mechanism governing the plastic behavior is still poorly understood, partly because of the limits of experimental techniques and simulations for atomic polycrystals. On the other hand, colloids are often regarded as model systems for atoms, since many of the forces governing the behavior of condensed matter govern also that of colloidal suspensions, whose experimental study is often easier than that of atomic systems because of the larger characteristic time- and length-scales. In particular, colloidal crystalline systems can be used to investigate mechanical properties of polycrystals. The aim of the PhD thesis is the investigation of the mechanical properties of a colloidal polycristal formed by an aqueous suspension of a commercial triblock copolymer called Pluronic F108, doped with a small amount of nanoparticles (NPs). The polymer presents a micellar crystalline phase for a given range of temperature and concentration. Similarly to what is commonly done for atomic systems, we can control the crystallization rate by varying the speed at which the sample is brought from the fluid, at low temperature (T ~ 0°C), to the crystal phase at room temperature. An important characteristic of our system is that the grain size can be easily tuned by changing the temperature rate or the nanoparticles concentration. We have first characterized the structure of the Pluronic polycrystal using neutron (SANS) and light scattering. The SANS measurements have permitted to investigate the (doped) Pluronic polycrystal at nanometer length scale, i.e. at the length scale of the micelles and nanoparticles. We have found that the micellar crystal structure is preserved independently of the thermal history of the sample and the amount of added nanoparticles. Moreover, we have shown that the NPs distribution into the sample is heterogeneous: grains are poor in NPs whereas GBs are enriched in NPs. Hence, NPs segregate into the GBs as impurities in atomic crystals. In addition, because of their segregation in the GBs, NPs form structures on a length scale much larger than their size, that we have investigated with static light scattering, thanks to a novel light scattering apparatus (MALS) specifically built to access the correct range of wave-vectors. On the other hand, in order to investigate the mechanical properties of the Pluronic crystal, dynamic light scattering measurements have been performed with the MALS setup on the Pluronic polycrystal submitted to cyclic shear deformations. Since, in the range of wave-vectors covered by the MALS apparatus, the scattered intensity is dominated by the NPs segregated in the GBs, the techniques allows the shear-induced dynamics of the GB network to be probed. Experimentally, one computes the correlation of the scattered intensity measured after a given number of shear deformation cycles. Data systematically show that the correlation decays after a characteristic number of cycles, demonstrating the existence of plasticity. In future, samples with different grain size will be investigated with this technique. Such experiments could shed light on how the plasticity of a colloidal polycrystal is related to its polycrystalline microstructure.
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Métallurgie à l'azote : Nanoprecipitation amorphe et cristalline de nitrure de silicium dans le système Fe-Si-N / Nitrogen steel metallurgy : amorphous and crystalline nanoprecipitations of silicon nitride in the Fe-Si-N ternary system

Van Landeghem, Hugo 06 December 2012 (has links)
Dans le cadre d'exigences environnementales toujours plus strictes, l'allègement des véhicules automobiles, à un coût maitrisé, est aujourd'hui un objectif fondamental des constructeurs. Jusqu'à aujourd'hui, l'effort d'innovation consenti par les sidérurgistes a permis à l'acier de conserver sa position dominante sur les alliages légers. Néanmoins, les performances des nuances actuelles au carbone montrent une évolution asymptotique. La métallurgie des aciers à l'azote constitue d'ores et déjà une solution disruptive qui promet de dépasser largement ces performances. Les alliages Fe-Si-N obtenus par nitruration à 570 °C donnent notamment lieu à des réactions de précipitations inédites. Il a été montré que la phase précipitant au cours de la nitruration est le nitrure stoechiométrique Si3N4. Il se présente sous forme de cuboïdes nanométriques dont la structure est amorphe. L'origine de cette morphologie se trouve dans la minimisation de l'énergie élastique engendrée par la précipitation. Ces précipités entrainent un durcissement considérable de la matrice ferritique et abaisse la densité globale du composite final. Les précipités amorphes sont susceptibles de subir une transition vers le cristal si les alliages nitrurés sont ensuite recuits dans une atmosphère dénitrurante. Les cristallites obtenues se présentent sous forme de prismes hexagonaux et ont une structure appartenant au groupe spatial P62c. La composition Si3N4 reste par contre inchangée. Enfin, il a été démontré que cette transition peut être modélisée à l'aide d'un modèle cinétique de précipitation développé spécifiquement dans ce travail pour prendre en compte les particularités du traitement de nitruration / In the context of ever more stringent environmental regulations, cost-effective weight savings have become a high-priority objective for car makers. Until today, the research effort deployed by steel makers has kept steel in a dominating position on this market against light alloys. However, the performances of current carbon steel grades start to show an asymptotic evolution. Nitrogen steel metallurgy represents a disruptive concept which is bound to outperform by far these current grades. Fe-Si-N alloys obtained through nitriding at 570 °C give rise to unexpected precipitation reactions. It has been shown that the species precipitating during nitriding is the stoichiometric nitride Si3N4. The precipitates display the unusual combination of an amorphous structure with a cuboidal morphology. This morphology can be explained by considering the minimization of the precipitation-induced elastic stress. This precipitation results in substantial hardening of the ferritic matrix and contributes to lowering the density of the final composite. The amorphous precipitates undergo a transition to a crystalline structure when the nitride alloys are subjected to annealing in a denitriding atmosphere. The occurring crystallites precipitate in the form of hexagonal prisms and exhibit a structure belonging to the P62c space group. Their composition however remains Si3N4. Finally, it has been demonstrated that such a transition can be modeled by the means of a kinetic model specifically developed in the present work to account for characteristic aspects of the nitriding treatment
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L'aluminium au XIXe siècle. Une industrie aux pieds d'argile, entre chimie et métallurgie (1854-1890) / Aluminium in the 19th Century. An Industry with Feet of Clay, between Chemistry and Metallurgy (1854-1890)

Renaux, Thierry 04 December 2017 (has links)
Cette recherche étudie le premier âge de l’aluminium, quand ce métal était rare et semi-précieux, au XIXe siècle. Le chimiste français Henri Sainte-Claire Deville l’obtient pur en 1854. Aboutissent ainsi les travaux de scientifiques européens sur la décomposition des terres visant à extraire l’aluminium de son oxyde. H. Deville se lance ensuite dans la production industrielle de ce métal et, en 1860, un équilibre est trouvé : le métal est produit à Salindres, par Henry Merle et Cie (future Pechiney), puis transformé et commercialisé à Nanterre, par Paul Morin et Cie et son successeur, la Société anonyme de l’aluminium. Durant 35 ans, ce métal est exclusivement produit par le procédé chimique de H. Deville. Les concurrences sont rares et éphémères jusqu’aux années 1880, quand sont mis au point les procédés électrolytiques qui condamnent le procédé de Deville.Le principal défi des pionniers est de trouver à l’aluminium une place parmi les matériaux. Sa production est faible, ses applications limitées (instruments scientifiques, orfèvrerie, etc.), et pourtant le métal suscite l’intérêt et des concurrences se font jour : l’innovation est au cœur de cette première industrie de l’aluminium. Le centre de cette nouvelle activité chimique n’est paradoxalement pas l’aluminium, mais son oxyde, l’alumine, indispensable à l’obtention du métal à partir de la terre.Au final, cette thèse vise à comprendre comment un nouveau métal intègre la société, ses us et coutumes (science, industrie, usages, imaginaire collectif). / This study analyses the first age of aluminium, when this metal was rare and semi-precious, during the 19th Century. The French chemist Henri Sainte-Claire Deville obtained it pure in 1854. So ended the works of European Scientists on the decomposition of the earths, aiming for the extraction of aluminium from its oxide. Over the following years, H. Deville launched himself in the industrial production of this metal and, in 1860, a balance was found: the metal was produced in Salindres, by Henry Merle et Cie (future Pechiney), then fabricated and commercialised in Nanterre, by Paul Morin et Cie and its successor, the Société anonyme de l’aluminium. During 35 years, this metal was exclusively produced by the Deville’s chemical process. Rivalries were rare and short-lived until the 1880’s, when the development of electrolytical processes overthrew Deville’s process.The main challenge of the pioneers was to give aluminium a place among other materials. Its production rate was low and its uses, limited (scientific instruments, “aluminiumsmithery”, etc.). However, the metal aroused interest and competition appeared. Innovation was at the core of this first aluminium industry. Paradoxaly, the new chemical activity was not based on aluminium but on its oxide, alumina, which is indispensable for the production of metal from the earth. This thesis aims to understand how a new metal had taken place in the society, in its habits and customs (science, industry, uses, collective imagination).
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The reactive stabilisation of Al-Zn-X foams via the formation of a transient liquid phase using the powder metallurgy approach

Lafrance, Maxime January 2012 (has links)
During the past few decades, aluminum foam research has focused on the improvement of properties. These properties include pore structure and process reproducibility. High energy absorption capacity, lightweight and high stiffness to weight ratio are some of the properties that make these foams desirable for a number of diverse applications. The use of a transient liquid phase and melting point depressant was studied in order to improve aluminum foam manufactured through the powder metallurgy process and to create reactive Stabilisation. The transient liquid phase reacts with aluminum and helps encapsulate higher levels of hydrogen, simultaneously reducing the difference between the melting point of the alloy and the gas release temperature of the blowing agent (TiH2). A large difference is known to adversely affect foam properties. The study of pure aluminum foam formation was undertaken to understand the basic foaming mechanisms related to crack formations under in-situ conditions. Elemental zinc powder at various concentrations (Al-10wt%Zn, Al-33wt%Zn and Al-50wt%Zn) was added to produce a transient liquid phase. Subsequently, an Al-12wt%Si pre-alloyed powder was added to the Al-Zn mixture in order to further reduce the melting point of the alloy and to increase the amount of transient liquid phase available (Al-3.59wtSi-9.6%Zn and Al-2.4wt%Si-9.7wt%Zn). The mechanical properties of each system at optimal foaming conditions were assessed and compared. It was determined that pure aluminum foam crack formation could be suppressed at higher heating rates, improving the structure through the nucleation of uniform pores. The Al-10wt%Zn foams generated superior pore properties, post maximum expansion stability and mechanical properties at lower temperatures, compared to pure aluminum. The Al-Si-Zn foams revealed remarkable stability and pore structure at very low temperatures (640 to 660˚C). Overall, the Al-10wt%Zn and Al-3.59wt%Si-9.6wt%Zn foams offer superior properties compared to pure aluminum. / Depuis ses débuts, beaucoup de progrès a été réalisé concernant les mousses d'aluminium en termes d'améliorations de propriétées au niveau du procédé de production. Ces propriétées inclus les améliorations de la stabilité, reproductibilité et l'homogénéité. Les mousses métalliques ont plusieurs avantages leurs permettant d'être versatiles par rapport à de nombreuses applications. Ils incluent leurs capacités élevées d'absorption d'énergie, leurs faibles densités et leurs rigidités. Dans le cas de la production par métallurgie des poudres, certains de ces problèmes sont encore réels. Les résultats montrent qu'en utilisant un mélange précis de poudre élémentaire et allié, une phase liquide transitoire est créée de sorte à produire une stabilisation réactive des mousses. En utilisant des alliages contenant du silicium et du zinc, la température de moussage peut être grandement réduite. Ceci permet donc de réduire l'écart de température entre le point de fusion de l'alliage et la température de décomposition de l'hydrure de titane (TiH2). L'étude du procédé des métallurgies des poudres a eu lieu en utilisant de l'aluminium pur en but de comprendre la formation des fissures (in-situ) dans les précurseurs durant les stages initiaux de moussage. Des concentrations variées de poudre élémentaire de zinc ont été étudiées (A l-10wt%Zn, Al-33wt%Zn, Al-50wt%Zn) en but de produire cette phase liquide transitoire qui a pu être observée in-situ. Par la suite, des poudres pré-alliées Al-12wt%Si ont été ajoutés pour réduire davantage le point de fusion et augmenter le niveau de phase transitoire liquide (Al-3.59wt%Si-9.6%Zn, Al-2.4wt%Si-9.7wt%Zn). Les propriétés mécaniques de chaque système ont aussi été évaluées en but de comparaison. Il a été déterminé que la fissuration observée dans les mousses d'aluminium pur peut être supprimé à l'aide d'une phase transitoire dû à une nucléation des pores uniformes, améliorent les propriétées globale de la mousse. De plus une stabilité remarquable de la mousse suite à l'expansion peut être atteinte, tout en démontrant une homogénéité des pores et une stabilité de la mousse supérieure à l'aluminium pur.
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Samrit. Étude de la métallurgie du bronze dans le Cambodge angkorien (fin du XIe – début du XIIIe siècle) / Saṃrit. Study of bronze metallurgy in Angkorian Cambodia (late 11th–early 13th century)

Vincent, Brice 02 February 2012 (has links)
Active pendant près d’un millénaire, la métallurgie du bronze khmère se distingue par une remarquable continuité et par la production aussi bien d’images sacrées que d’objets les plus divers et le plus souvent cultuels. Cette tradition métallurgique sera appréhendée dans le cadre de notre thèse à travers l’analyse d’une période de production spécifique comprise entre la fin du XIe et le début du XIIIe siècle, celle-ci ayant l’intérêt d’avoir fourni la plupart des vestiges en bronze jusqu’ici conservés. Sans négliger les approches "classiques" généralement retenues pour étudier les bronzes khmers, ce travail aura pour principal objectif de caractériser les savoir-faire techniques alors maîtrisés par les bronziers angkoriens. Après un nécessaire ancrage historique au sein d’un royaume khmer dominé par la dynastie de Mahīdharapura et par plusieurs grands centres politico-religieux dont Yaśodharapura / Angkor, la production étudiée sera présentée dans ses grandes lignes sous deux angles complémentaires, typologique et fonctionnel. L’épigraphie khmère sera ensuite sollicitée afin de fournir des premiers éléments quant aux pratiques et aux savoirs métallurgiques attestés au cours de l’époque angkorienne, à la fois pour le bronze, ou saṃrit en vieux khmer, et pour d’autres métaux. Un corpus raisonné de 167 statues et objets en bronze, issus de plusieurs collections muséales et soumis à diverses techniques d’examen et d’analyse, aidera enfin à reconstruire les séquences de travail de la chaîne opératoire présidant à la réalisation d’un bronze. Parmi celles-ci, les pratiques de fonte, bien documentées grâce aux résultats apportés par de récentes analyses élémentaires, feront l’objet d’un développement particulier. / Active for almost a millennium, Khmer bronze metallurgy is characterized by a remarkable continuity and by the production of sacred images as well as of objects of the most varied kind, but usually for ritual practices. This metallurgical tradition will be considered in the framework of our thesis through the analysis of a specific period of production that lies between the late eleventh and early thirteenth century, the latter having the advantage of providing the most numerous bronze remains conserved thus far. Without neglecting the "classical" approaches generally used to study Khmer bronzes, this work will serve primarily to characterize the technical know-how then mastered by Angkorian bronze craftsmen. After a necessary anchorage in history in a Khmer kingdom dominated by the Mahīdharapura dynasty and several major political and religious centers including Yaśodharapura / Angkor, the studied production will be presented in two complementary perspectives, typological and functional. Khmer epigraphy will then be solicited to provide the first elements on metallurgical knowledge and practices attested during the Angkorian period, both for bronze, or saṃrit in Old Khmer, as well as for other metals. An annotated corpus of 167 images and objects in bronze, from several museum collections and subject to various technical examinations and analyses, will finally aid in rebuilding the workflows of the chaîne opératoire governing the production of a bronze. Among these, foundry practices, well-documented by the results provided by recent elemental analyses, will be the object of deeper study.
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Composites aluminium - nanotubes de carbone pour application électrique : élaboration par métallurgie liquide, mise en forme et caractérisation / Aluminium – carbon nanotubes composites for electrical application : elaboration by liquid metallurgy route, shaping and caracterisation

Royes, Paul Timothée Louis 10 July 2015 (has links)
L’allègement des structures, et notamment des câbles électriques, est un enjeu majeur pour les industries aéronautique et ferroviaire, grandes consommatrices en ressources énergétiques. L’utilisation de nanotubes de carbone (NTC) comme renforts dans l’élaboration de matériaux composites à matrice aluminium est une solution prometteuse pour obtenir un matériau à propriétés améliorées. L’élaboration par métallurgie liquide en four à induction d’un matériau Al-NTC fait face à des challenges tels que l’intégration et la dispersion des NTC dans l’aluminium liquide. Une démarche par intégration d’échelles a été mise en œuvre avec des fibres et des nanofibres de fibres de carbone (NFC), et a permis d’identifier que la présence d’une interface cuivrée à la surface des renforts et un brassage mécanique sont les points clés pour favoriser le mouillage et la dispersion des NTC. Un matériau Al-NFC à propriétés mécaniques améliorées a été élaboré et la contribution du cuivre apporté par l’interface a pu être quantifiée. La contribution des NFC sur l’amélioration de la résistance élastique par rapport à l’aluminium de référence est de +44% avec des paramètres d’élaboration optimisés.Le comportement des NTC avec et sans interface cuivre dans l’aluminium liquide a été étudié selon des considérations thermodynamiques et cinétiques. Un modèle de croissance de carbures d’aluminium a ainsi pu être établi théoriquement et calibré expérimentalement avec une méthode de corrélation par intégration d’images. L’influence des NTC sur la germination hétérogène de l’aluminium a également été étudiée et une méthode permettant d’obtenir des éprouvettes à structure équiaxe fine a été déterminée. / The lightening of structures, including electrical cables, is a major issue for aviation and rail industries, major consumers of energy resources. The use of carbon nanotubes (CNTs) as reinforcements in the preparation of composite materials with aluminum matrix is a promising solution to achieve improved properties in the material. The preparation by liquid metallurgy of an Al-CNT material with induction furnace processing is facing challenges such as the integration and dispersion of CNTs in liquid aluminum.A scales integration method has been implemented with fiber and carbon fiber nanofibres (NFC). It has allowed to identify that the presence of a copper interface at the surface of reinforcements and mechanical stirring are the key points to promote wetting and dispersion of CNTs. An Al-NFC composite material with improved mechanical properties was developed and the copper contribution provided by the interface could be quantified. NFC contribution to improving the elastic strength relative to the reference aluminum is + 44% with optimized elaboration parameters.The behavior of CNTs with and without copper interface in liquid aluminum has been studied using thermodynamic and kinetic considerations. An analytic model for aluminum carbide growth has been established theoretically and was experimentally calibrated with an integrate-pictures correlated method. The influence of CNTs on the heterogeneous nucleation of aluminum has also been studied and a method to obtain fine equiaxed structure has been determined.
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Elaboration et caractérisation de composites Aluminium/Nanotubes de Carbone obtenus par métallurgie des poudres / Synthesis and characterization of Aluminum/Carbon nanotubes composites produced by powder metallurgy routes

Housaer, François 17 February 2015 (has links)
La métallurgie des poudres permet d’élaborer des pièces à des températures inférieures à la température de fusion et d’obtenir des composites ayant des propriétés remarquables. Ainsi, la faible densité de l’aluminium associée à l’excellente résistance mécanique des nanotubes de carbone (NTC) font des composites Al/NTC des matériaux prometteurs pour divers domaines tels que l’aéronautique ou l’automobile. Cependant, l’obtention de propriétés mécaniques améliorées passe par le contrôle de la microstructure et en particulier des joints de grains. Ainsi, l’absence de porosité et la répartition uniforme des nanotubes de carbone entre les grains sont des conditions nécessaires au renforcement. Un protocole permettant la désagglomération des nanotubes puis leur dispersion an sein d’une poudre d’aluminium a été établi. Sa remarquable efficacité a été caractérisée par microscopie et son impact sur les propriétés mécaniques des matériaux élaborés vérifié. Le frittage des poudres a été effectué par deux méthodes : pressage à chaud et frittage flash. L’étude approfondie des joints de grains a permis de mettre en évidence l’influence des paramètres de frittage (temps, température, technique) sur la réactivité du système Al-NTC. Ainsi, un mécanisme de formation des cristaux de carbure d’aluminium faisant intervenir la cristallisation puis la rupture de la couche d’oxyde en surface des grains d’aluminium est proposé. Enfin, différents paramètres tels que la teneur en NTC, la technique et les conditions de frittage utilisées et l’emploi du broyage comme prétraitement des poudres composites ont été mis en relation avec l’amélioration de la résistance mécanique de l’aluminium constatée. / Powder metallurgy routes allow the synthesis below the melting temperature of composites with notable properties. Due to the combination of the aluminum (Al) low density and the excellent mechanical properties of carbon nanotubes (CNT), Al/CNT composites might be promising materials for various fields such as aerospace and automotive. However, the improvement of mechanical properties requires the control of the microstructure and especially of grain boundaries. Indeed, high density and uniform distribution of carbon nanotubes in the matrix are necessary conditions for mechanical strengthening. A protocol was developed in order to ensure the nanotubes disentanglement and dispersion within the aluminum powder. Its high efficiency was characterized by microscopy technics and its impact on the composites mechanical properties was highlighted. The powders are sintered by two methods: hot pressing and spark plasma sintering. The study of grain boundaries highlights the influence of sintering parameters (time, temperature, technique) on the Al-CNT system reactivity. Thus, an aluminum carbides formation mechanism involving crystallization and cracking of the oxide layer at the aluminum grains surface is proposed. Finally, various parameters such as the CNT content, sintering conditions and techniques used and the prior ball milling of the composite powders are related to the improvement of the aluminum mechanical strength.
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Métallurgie et comportement mécanique de structures minces brasées pour la production d'échangeurs thermiques / Metallurgy and mechanical behavior of thin brazed structures for heat exchangers production

Martin, Elodie catherine 12 July 2018 (has links)
Ce travail s’inscrit dans une problématique industrielle relative à la fabrication d’échangeurs de chaleur utilisés dans les systèmes de conditionnement d’air sur avion. Ces échangeurs sont fabriqués à partir de tôles minces embouties en Ni 201, en Alliage 600 ou en AISI 444 brasées avec des tôles intercalaires et des barres de fermeture en Alliage 625. Le métal d’apport utilisé est la BNi-8, composé principalement de nickel, de manganèse, de silicium et de cuivre. Des défauts de brasage peuvent apparaître lors de la fabrication des faisceaux occasionnant un dysfonctionnement de l’échangeur. L’opération de brasage à l’échelle d’un échangeur implique un ensemble de phénomènes physiques couplés, liés au comportement thermomécanique de la structure alvéolaire, à l’hétérogénéité des conditions de brasage et à la métallurgie locale. Afin d’améliorer la compréhension des phénomènes liés au brasage, plusieurs axes d’études ont été entrepris. Dans un premier temps, le comportement du métal d’apport a été caractérisé avec l’étude des températures de fusion en fonction de la composition chimique, de la microstructure et des propriétés mécaniques associées. En parallèle, les métaux de base ont également été étudiés afin de connaître l’évolution de leur microstructure et donc des propriétés mécaniques en fonction de la température mais aussi de l’état des contraintes résiduelles présent dans le feuillard à l’issue de leur mise en forme par emboutissage. Une étude sur les tôles emboutis a également permis d’appréhender le comportement de ces produits minces en compression à chaud. Pour finir, afin de se rapprocher des conditions réelles de brasage en milieu industriel, des études ont été menées sur le couplage métal d’apport/métal de base d’un point de vue métallurgique mais aussi mécanique. L’ensemble de ces études a pour objectif de mieux appréhender les phénomènes mis en jeu pendant le cycle de brasage et de proposer des améliorations pour le procédé (géométrie des intercalaires, cycles thermiques, matériaux utilisés, etc.). / This work is devoted to improving the manufacturing process of heat exchangers used in aerospace applications. Heat exchangers included in air conditioning systems for aircraft are produced by brazing stamped thin alloys sheets made of nickel-based alloys, Alloy 600 and Ni 201, or stainless steel, AISI 444. Separation metal sheets and locking bars of Alloy 625 are used to complete the system. The used brazing filler metal BNi-8 is mainly composed of nickel, manganese, silicon and copper. However, brazing defects appear during the manufacture of theheat exchangers can lead to non-integrity of the components. In order to improve the understanding of the phenomena related to brazing, several axes of investigation have been considered. Firstly, the behavior of the brazing filler metal was characterized by studying the melting temperatures as a function of the composition, the microstructure and the associated mechanical properties. In parallel, the base metals were also studied in order to know the evolution of the microstructure and therefore the mechanical properties as a function of the temperature but also of the state of stress present in the metal sheet induced by the stamping. Studying of stamped thin alloys sheets also allowed to understand the behavior of these thin products in hot compression. Finally, in order to get closer to the actual brazing conditions in industrial environment, studies of the coupling of brazing filler metal/base metal from a metallurgical and mechanical point of view have been carried out. All of these studies pursue aim to better understand the phenomena involved during the brazing cycle and to propose improvements for the brazing process (geometry of stamped thin alloys sheets, thermal cycles, used materials, etc.).

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