Dans un but de réduction de poids des avions, un alliage Al-Cu-Li (2198-T8) assemblé par friction-malaxage est envisagé par les avionneurs pour des applications de type fuselage et intrados de l'aile. L'objectif de cette étude est de déterminer le comportement en fatigue des soudures par friction-malaxage et l'influence de certains défauts de soudage pour une durée de vie de l'ordre de 105 cycles. Pour cela le matériau de base, des soudures réalisées pleine tôle (sans défaut), des soudures contenant un résidu de plan de joint (dû à la couche d'oxydes initialement présente sur les chants des tôles avant soudage), un "kissing bond" (dû à un manque de pénétration de l'outil) et un "GAP" (correspondant à un défaut d'accolement des tôles) ont été testés. Pour la durée de vie visée, les soudures sont déformées plastiquement durant la première moitié du premier cycle. Le comportement en traction monotone des soudures n'a montré aucune influence significative des défauts de soudage sur les propriétés des soudures, bien que le kissing bond et le GAP soient le site d'amorçage de la rupture. Des essais de traction in situ au MEB ont permis de déterminer une contrainte seuil au-delà de laquelle on observe l'ouverture du kissing bond. L'étude du comportement en traction des soudures a été complétée par une simulation 3D par éléments finis. Les courbes de Wöhler ont montré que le résidu de plan de joint n'engendrait pas de baisse significative de la durée de vie des soudures, alors que le kissing bond et le GAP conduisaient à une réduction de l'ordre de 17% et 28% respectivement sur la contrainte à 105 cycles. L'étude des mécanismes d'amorçage a révélé que ces deux défauts étaient site d'amorçage de fissures de fatigue uniquement au-delà d'une contrainte seuil. Dans ces cas, la phase d'amorçage était réduite à l'ouverture du défaut durant la première moitié du premier cycle. La rupture finale des soudures a été étudiée au travers d'essais de déchirure ductile montrant une évolution de la nocivité des défauts similaire à celle révélée par les courbes de Wöhler.

Les mécanismes de dissolution sélective des alliages de Cu dans l'eau du robinet et la solution de transpiration ont été étudiés. La spectroélectrochimie d'émission atomique a été utilisée. La première partie de la thèse portait sur le mécanisme de dissolution de Cu. La plupart des espèces de Cu (II) sont solubles et sont libérées dans l'eau, laissant derrière eux un film de Cu2O. Une analyse cinétique suggère que le mécanisme de dissolution implique la dissolution simultanée du Cu et la formation du film. La deuxième partie a étudié la dissolution de Cu-42Zn et Cu-21Zn-3Si-P. Un processus de dissolution en deux étapes a été proposé: une première étape d'une croissance rapide de la couche dézincitée et une deuxième étape où la croissance de la couche dézincitée était plus lente. La troisième partie s'est concentrée sur l'effet du contenu de Zn sur la dissolution des alliages de Cu-Zn. Le mécanisme de dissolution a été clarifié. Pour la phase ?: une étape initiale dans laquelle Cu et Zn sont oxydés de manière congruente, mais seulement Zn2+ a été libéré dans l'eau, Cu formant un film Cu2O et une deuxième étape où le Cu2+ a été libéré dans l'eau. Pour la phase ?', la deuxième étape est identique à la phase initiale. L'augmentation de la teneur en Zn entraîne une extension temporelle du stade initial et retardent la libération de Cu2+. La partie finale a porté sur l'effet de la libération de Sn on Cu provenant des alliages Cu-Sn. L'effet amélioré de la libération de Sn sur Cu a été identifié. Cependant, l'augmentation de la teneur en Sn n'a pas augmenté monotoniquement l'efficacité de libération de Cu des alliages de Cu-Sn, ce qui était dû à la passivité de Sn. / The selective dissolution mechanisms of Cu alloys in tap water and perspiration solution were investigated. Atomic emission spectroelectrochemistry (AESEC) was used to obtain the elemental dissolution kinetics. The first part of the thesis focused on the dissolution mechanism of Cu. Most Cu(II) species are soluble and are released into tap water, leaving behind a Cu2O film on the surface. A kinetic analysis suggests that the dissolution mechanism involves simultaneous Cu dissolution and film formation. The second part investigated the dissolution behavior of Cu-42Zn and Cu-21Zn-3Si-P. A two-stage dissolution process of dezincification was proposed: a first stage of a rapid growth of the dezincified layer and a second stage where the growth of dezincified layer was much slower. The third part concentrated on the effect of Zn content on the dissolution of Cu-Zn alloys, by investigating the dissolution behavior of alloys with various Zn content (0-45 wt%). The two-stage dissolution mechanism was further clarified. For α phase: an initial stage in which Cu and Zn are oxidized congruently, but only Zn2+ was released into water, Cu forming a Cu2O film, and a second stage where Cu was released into water in the form of Cu2+. For β' phase, the second stage is the same to the initial stage. The increase of Zn content in the alloy results in a time extension of the initial stage and retard Cu2+ release. The final part focused on the effect of Sn on Cu release from Cu-Sn alloys. The enhanced effect of Sn on Cu release was identified. However, the increase of Sn content didn’t monotonically increase the Cu release efficacy of Cu-Sn alloys, which was due to the passivity of Sn.

La radiographie X synchrotron ou avec une source microfocus a été appliquée pour étudier différents phénomènes dépendants du temps en relation avec la solidification directionnelle d'alliages Al-Cu. Les effets de la gravité ont été étudiés par comparaison d'expériences sur Terre et en microgravité dans le cadre du projet ESA-MAP XRMON. Les mouvements des fragments sont le sujet majeur de notre étude. Sur Terre, le mouvement des fragments est imposé par la poussée d'Archimède, avec une forte influence des effets de paroi et de la morphologie du fragment, alors qu'en microgravité, la force motrice pour le mouvement des fragments est l'écoulement du fluide interdendritique induit par la contraction du solide. L'effet d'un champ magnétique permanent sur la solidification des grains équiaxes dans un gradient de température a été également étudié. Nous avons montré qu'un couplage entre le gradient de température et le champ magnétique donne naissance à une force Thermo-électromagnétique qui agit sur les grains solides. Une bonne description a été obtenue en utilisant un modèle analytique pour une particule sphérique. Enfin, nous avons étudié l'évolution d'une zone pâteuse dans un gradient de température fixe. Trois régimes successifs ont été identifiés, suivant l'intensité de la diffusion du soluté dans la zone pâteuse et dans le bain fondu. L'analyse quantitative des radiographies par traitement d'image a clarifié le rôle de chaque phénomène de diffusion (TGZM, fermeture des canaux, murissement et diffusion du soluté dans le bain fondu). / X-ray radiography with synchrotron and microfocus sources was applied to investigate various time-dependent phenomena related to directional solidification of Al-Cu alloys. Gravity effects were investigated by a comparative study of ground and microgravity experiments in the framework of ESA-MAP XRMON project. Fragment motion was the major subject of our investigation. On Earth, fragmentation motion was imposed by buoyancy, with a strong dependency on wall influence and fragment morphology, whereas in microgravity conditions, the driving force for fragment motion is the interdendritic fluid flow induced by the solid shrinkage. The effect of a permanent magnetic field on the solidification of equiaxed grains in a temperature gradient was also studied. We have shown that a coupling between the temperature gradient and the magnetic field gives birth to a Thermo-Electro-Magnetic force that acts on the solid grains. A good description was obtained by using an analytical model for a spherical particle. Finally we studied the evolution of the mushy zone in a fixed temperature gradient. Three successive regimes were identified, depending on the relative magnitude of solute diffusion in the mushy zone and in the bulk liquid. Quantitative analysis of radiographs by image processing enlightened the role of each diffusion phenomena (TGZM, channel closure, coarsening and solute diffusion in the bulk liquid).