Les composites alumine-chrome sont obtenus par pressage à chaud de poudres provenant du broyage réactif entre des poudres d'aluminium, d'alumine et d'oxydes de chrome. Différents types de composites ont été caractérisés : ils correspondent à des fractions volumiques de chrome comprises entre 5 et 36% et différentes voies d'élaboration. Une étude microstructurale a été menée pour mieux connaître les différents constituants et les différentes phases des poudres mais aussi des échantillons massifs (notamment ceux qui sont minoritaires). Une approche micromécanique est utilisée pour déterminer le champ de contraintes internes, générées lors du refroidissement après le pressage des poudres, du fait des différences existant entre les coefficients de dilatation thermique et les propriétés thermo-mécaniques des phases. Ces différences et ces contraintes pouvant conduire à la détérioration et à la fissuration du composite pourraient peut-être aussi être utilisées avec avantage et renforcer le composite, du moins localement selon les tailles et dispositions relatives de la phase métallique. Les résultats des calculs par éléments finis ont été confrontés aux résultats expérimentaux de détermination des contraintes moyennes dans les phases, obtenus en utilisant le rayonnement synchrotron. Pour évaluer le comportement de la microstructure et des contraintes internes vis à vis de la fissuration, une procédure d'indentation de type hertzien (indentation d'un échantillon plan par une sphère) a été mise en place pour analyser le mode de fissuration des échantillons massifs. Les résultats issus de l'étude de la microstructure, des calculs et de la fissuration sont comparées pour analyser l'influence de la microstructure et des champs locaux de contraintes sur le comportement et les trajectoires des fissures dans des composites biphasés alumine-chrome. Des voies concrètes d'amélioration voire d'optimisation des microstructures au regard de la résistance à la fissuration en sont ainsi dégagées.

L'âge du Bronze ancien en Palestine est marqué par l'apparition de la première urbanisation locale et par l'essor de l'économie traditionnelle " méditerranéenne ". Une société complexe, mais sans écriture, se développe au cours de cette longue période (environ 3500-2000 avant notre ère). À partir des publications et de l'examen du mobilier des sites de Tell el-Fâr'ah, de Mégiddo et de Tel Yarmouth, nous avons tenté de mettre en lumière l'évolution de la production céramique de l'âge du Bronze ancien I au Bronze ancien III, périodes durant lesquelles une phase de normalisation succède à une phase de fortes différenciations régionales. Les études ayant cherché à comprendre la structuration sociale à partir de l'analyse des poteries ne sont pas nouvelles. G. E. Wright identifiait déjà des régionalismes culturels en 1937 , et reconnaissait une forte distinction des productions entre le nord et le sud de la Palestine. Les travaux postérieurs mirent peu à peu l'accent sur cet aspect, majoritairement centrés sur l'âge du Bronze ancien I . Concernant la période suivante, l'âge du Bronze ancien II-III, les études se sont surtout intéressées au phénomène de " standardisation " de la production, bien que plusieurs d'entre elles se tournent désormais vers l'identification de spécificités régionales . Notre thèse est très dépendante de toutes ces recherches. En analysant la production des céramiques du point de vue archéologique et technologique, nous identifions des régionalismes et des tendances, afin de reconnaître les zones culturelles sur le long terme. Il nous semble en effet que le particularisme majeur de la société palestinienne repose sur l'originalité de chaque groupe de population la composant. Le développement graduel puis le déclin abrupt du premier urbanisme palestinien naissent de l'hétérogénéité des groupes ayant cette identité urbaine en commun. Ceux-ci restent tournés vers des modes de vie ancestraux, qui limiteront leur intégration dans un modèle socio-économique venu de l'étranger. Après un long éclaircissement de la périodisation chronologique et des connaissances actuelles des répertoires typologiques à l'âge du Bronze ancien I (environ 3500-3050 avant notre ère), le premier chapitre a eu pour objectif d'évaluer l'activité céramique et la diversité des entités sociales au Levant méridional, afin de comprendre le processus d'homogénéisation urbaine apparaissant à la fin de cette période. Plusieurs données majeures sont apparues : . Une forte disparité d'organisation artisanale selon les régions a été établie grâce à l'étude du mobilier des sites précédemment mentionnés. L'activité se transforme graduellement, durant le Bronze ancien I, en parallèle à la sédentarisation des populations, aux modifications des pratiques funéraires, à la création d'une économie méditerranéenne ainsi qu'au développement du commerce. . Des différences régionales ont également été repérées suite à l'identification de treize grands ensembles céramiques . Sept zones de production ont été reconnues à l'âge du Bronze ancien Ia et neuf à l'âge du Bronze ancien Ib , constituant les territoires d'entités sociales distinctes mais apparentées. . Nous avons aussi constaté une diffusion des procédés techniques du nord vers le sud durant tout le Bronze ancien I. Il nous semble que les nouveautés technologiques se soient progressivement répandues en Palestine à partir du Levant nord, sous l'intense attraction commerciale exercée par la sphère égyptienne. Suivant la même direction, et profitant des réseaux d'échanges en place, l'urbanisation s'est alors développée dans le nord et sur la plaine côtière. Bien que constituant la promesse d'une vie meilleure, elle a toutefois rencontré plus de résistance dans le sud, au même titre que la transmission des procédés techniques. D'une manière similaire, le second chapitre concernant l'âge du Bronze ancien II-III (environ 3050-2200 avant notre ère) a examiné l'organisation artisanale sur deux niveaux, la production locale et les régionalismes céramiques. Reliées par une identité commune, les populations urbaines participent désormais à un modèle unique, qui est néanmoins adapté aux besoins locaux et à une société de nature tribale. Cette urbanisation " secondaire ", née de contacts et d'échanges, et non d'un développement autochtone comme l'Égypte et la Mésopotamie, est fondée sur une multitude d'entités sociales. Bien que dissimulées dans l'homogénéité du processus urbain, elles restent perceptibles au Bronze ancien II et au Bronze ancien III, à travers les signes d'une persistance des traditions céramiques antérieures et de nouvelles productions. On en compte huit , qui permettent d'identifier six régions au Bronze ancien II et quatre au Bronze ancien III , soit une forte diminution en comparaison de l'âge du Bronze ancien I. Les limites entre les zones de production sont de plus en plus graduelles, et moins apparentes. La distinction principale apparaît entre le nord d'un côté, et le centre et le sud de l'autre. L'examen des mobiliers archéologiques de Tell el-Fâr'ah, Tel Yarmouth et Mégiddo aboutit à la même conclusion, en montrant une disparité technologique entre le nord et le centre-sud, tout en reconnaissant, néanmoins, de nombreux indices de contacts. Pour conclure, il nous semble que l'évolution des pratiques céramiques reflète l'intégration progressive de populations mobiles au sein des premiers villages puis des premières villes, et permet d'expliquer l'effondrement de la société urbaine du Bronze ancien III, notamment par un échec de la cohésion sociale et le retour à un mode de vie semi-sédentaire et ancestral. C'est aussi ce qu'indiquerait l'identification de huit ensembles de céramiques à la période suivante , illustrant une recrudescence des régionalismes et une plus grande disparité des entités sociales à l'âge du Bronze ancien IV. À travers l'analyse des céramiques, ce sont donc les mécanismes de la structuration sociale que nous avons ici évalués, les effets de l'urbanisation, ainsi que les divergences fondamentales et ancestrales des entités sociales, en fonction de leurs modes de vie et de leurs localisations géographiques.

Ce travail de thèse a pour objectif l'étude du frittage ainsi que l'étude des propriétés spectroscopiques et lasers de céramiques transparentes de fluorure de calcium dopé par des ions ytterbium pour une application comme matériau amplificateur pour les lasers de puissance. Dans le premier chapitre, nous présentons les avantages des céramiques transparentes sur les verres et les monocristaux tant du point de vue des propriétés thermiques et mécaniques que du point de vue du procédé d'élaboration. Dans une deuxième partie, nous décrivons le protocole expérimental d'élaboration de céramiques transparentes de fluorure de calcium dopé par les ions ytterbium ainsi que des améliorations possibles afin de diminuer les pertes optiques. L'étude de l'origine des pertes optiques par microscopie électronique a mis en évidence la présence de défauts au niveau des joints de grains. Dans le troisième chapitre, nous étudions les propriétés spectroscopiques à 20 K des ions ytterbium dans nos céramiques et analysons des images issues de la microscopie électronique pour mettre en évidence la présence d'ions ytterbium sous forme de clusters, espèces responsables de la fluorescence. Dans le dernier chapitre, nous nous sommes intéressés aux propriétés spectroscopiques des céramiques transparentes à 77 K, température d'utilisation envisagée, et à la démonstration de l'effet laser dans nos céramiques.

On montre que la nature du précurseur détermine dans une large mesure la microstructure qui s'établit lors du frittage et par conséquent certaines propriétés électriques à la présence de défauts de structure. La calcination en dessous de 600°C d'oxyhydroxydes de ferIII conduit àà des poudres fortement ou faiblement agglomérées suivant qu'on part de précipités frais ou vieillis en solution...

L'alumine est un matériau réputé pour ses propriétés d'isolation électrique. Elle est utilisée dans les sondes géologiques qui mesurent la résistivité des roches. Le contexte pétrolier incite les sociétés telles que Schlumberger à développer de nouvelles générations de revêtement dont certains en alumine. Ils sont obtenus par le procédé de projection plasma qui génère dans la structure des fissures et des pores interconnectés. Ce réseau caractérise la porosité de la céramique et dégrade plus ou moins les propriétés des revêtements. Ce travail de thèse propose l'étude d'une gamme de revêtements d'alumine réalisés par projection plasma. Il définit le revêtement d'alumine comme un composite présentant deux phases : la matrice céramique et la porosité. Tout d'abord, une analyse bidimensionnelle classique (employant la microscopie électronique à balayage) a été comparée à une analyse tridimensionnelle (employant la microtomographie) pour déterminer la nature, l'orientation et la répartition des phases : -l'analyse 2D de la microstructure des dépôts a permis de différencier les matériaux en fonction de leur méthode d'élaboration. Nous avons élaboré des composites « alumine-défauts » avec différentes densités surfaciques de pores et de fissures. Pour la co-projection, des composites présentant une matrice d'alumineverre ont été élaborés. Un post-traitement par laser à excimère a généré des matériaux possédant des propriétés de surface différentes. Enfin, les techniques d'imprégnation ont produit des composites présentant une matrice d'alumine, une porosité remplie de résine ou de phosphate d'aluminium et une porosité non remplie. -l'analyse par microtomographie synchrotron a permis uniquement de caractériser les pores dans les composites. L'étude a montré leur orientation parallèle à la direction de projection et leur morphologie plutôt filaire dans les revêtements d'alumine. De plus, cette technique a mis en évidence les changements de morphologie et de répartition des pores dans une matrice d'alumine-verre ayant subi des traitements thermiques ou bien dans les surfaces traitées par laser. Toutes ces informations complémentaires ont permis de mettre en place une simulation des propriétés mécaniques et électriques fonction des caractéristiques microstructurales. Les mesures d'impédance en milieu liquide ont défini les microstructures composites par des schémas électriques équivalents. Cette mesure s'est révélée être une méthode expérimentale propre à définir les connexions de la porosité. Elle a permis de comparer les composites. Enfin, à partir des images 2D et 3D, une simulation numérique par éléments finis de microstructures réelles a permis de calculer les propriétés élastiques et diélectriques des composites. Ces simulations ont permis d'établir le lien entre microstructures et propriétés des dépôts. Elles semblent très prometteuses pour établir les conditions d'élaboration des revêtements en fonction des propriétés souhaitées.

Dans le contexte général lié aux économies d'énergie, l'amélioration sensible du rendement des turbines à gaz (aéronautiques ou terrestres), nécessitera d'augmenter notablement la température des gaz de combustion. Cela implique l'emploi de matériaux stables au-delà de 1 500°C. Les céramiques eutectiques préparées par solidification dirigée, à partir des systèmes Al2O3 - Ln2O3 (où Ln représente un élément lanthanide ou l'yttrium) sont une solution envisageable. En effet, leur microstructure, constituée d'un réseau interpénétré 3D de deux phases monocristallines, et exempte de pores, de colonies et de joints de grains, confère à ces systèmes eutectiques des propriétés mécaniques d'un bon niveau, et quasi-constantes jusqu'à des températures proches de leur température eutectique (> 1 700°C). Nos travaux ont consisté à élaborer plusieurs systèmes eutectiques binaires et ternaires, par ajout d'une phase ZrO2 renforçante. Les six systèmes présentant les microstructures les plus prometteuses (3 binaires : Al2O3 - Y3Al5O12, Al2O3 - Er3Al5O12, Al2O3 - GdAlO3, et 3 ternaires : Al2O3 - Y3Al5O12 - ZrO2, Al2O3 - Er3Al5O12 - ZrO2, Al2O3 - GdAlO3 - ZrO2) ont été retenus pour étudier certaines de leurs propriétés mécaniques. Plusieurs modes de fissuration, allant dans le sens de l'augmentation de ténacité détectée dans ces systèmes, ont été décelés après des essais de flexion biaxiale. Ces modes de fissuration ont été corrélés aux caractéristiques microstructurales et à la distribution des contraintes résiduelles, déterminées par le calcul et mesurées par une méthode piézo-spectroscopique. Enfin, l'étude du comportement en fluage à haute température a permis de mettre en évidence une évolution des mécanismes de déformation en fonction des conditions de sollicitation. L'étude MET post mortem a également souligné l'influence marquée du caractère interconnecté de la microstructure sur le comportement en fluage.

L’alabastre attique est une forme de vase à parfum en céramique produite à Athènes entre le milieu du VIe s. av. J.-C. et le début du IVe s. av. J.-C. L’objet de cette thèse est de présenter une étude globale, inexistante à ce jour, sur l’alabastre attique. En plus d’un examen typologique de la forme, généralement mené dans le cadre de ce type de recherche, nous avons voulu proposer une lecture économique, culturelle et sociale de l’alabastre. La première partie de cette thèse est consacrée à l’identification de l’origine de l’alabastre et à sa diffusion en Méditerranée orientale. L’alabastre est originaire d’Egypte, où les premiers exemplaires en albâtre se développent à partir du VIIIe s. av. J.-C. Après avoir tracé son évolution morphologique, la thèse met en évidence les diverses régions de la Méditerranée orientale telles que le Levant, la Mésopotamie ou la Perse, où la forme est exportée et copiée, le plus souvent par des ateliers qui produisent des vases en pierre. Cette première partie met également l’accent sur le statut particulier de l’alabastre en pierre en Orient et en Égypte, où il restera longtemps associé au pouvoir royal ou aristocratique. Elle traite enfin de l’apparition de l’alabastre et de son statut dans le monde grec oriental. Ces importations déclenchent une réaction presque immédiate chez les artisans de ces régions qui produisent des alabastres en argent, en verre, en faïence, en ivoire, en bois et en céramique. La seconde partie de cette étude aborde la production de l’alabastre attique en céramique qui s’étend du VIe s. av. J.-C. au début du IVe s. av. J.-C. Un premier chapitre est consacré à l’étude de son introduction dans le répertoire formel au milieu du VIe s. av. J.-C. par l’atelier d’Amasis et aux inspirations probables de cet artisan. Cette section s’est également penchée sur le difficile problème des phases de la production et de l’organisation interne des différents ateliers. Pour ce faire, nous avons élaboré une méthode d’analyse basée à la fois sur l’examen minutieux du travail du potier grâce aux variations dans les profils des vases et sur les données obtenues par les études ethno-archéologiques pour tenter de différencier les alabastres produits au sein d’ateliers différents et d’identifier, quand cela s’avérait possible, différents potiers au sein d’un même atelier. Cette étude formelle a distingué trois phases différentes de production qui présentent des caractéristiques typologiques distinctes. L’examen de l’organisation interne des ateliers a également mis en évidence les caractéristiques morphologiques des vases et a identifié les potiers les plus importants. L’examen attentif des pièces céramiques a permis de regrouper au sein d’un même atelier des artisans dont les liens étaient jusqu’alors insoupçonnés. Enfin, la deuxième partie se clôture par une analyse de la carte de distribution des alabastres attiques La troisième partie de ce travail porte sur la fonction et les différents usages de l’alabastre sur base des sources littéraires, épigraphiques, iconographiques et archéologiques. Cette section se penche plus particulièrement sur l’identification des utilisateurs privilégiés des alabastres. En effet, de nombreuses études lient, de manière presque systématique, l’alabastre au monde féminin. Ce propos mérite d’être nuancé car, si le vase apparaît à maintes reprises dans des contextes féminins tels que ceux de la toilette et de la parure, il ne constitue pas exclusivement un symbole du monde des femmes. Cette troisième partie met en évidence le fait que l’alabastre est également utilisé dans un grand nombre d’autres contextes, notamment rituels, et représente souvent un symbole de luxe et de raffinement à l’orientale.

Dans le contexte des améliorations du LHC, des efforts importants sont fournis pour concevoir des aimants d'accélérateurs utilisant l'alliage supraconducteur Nb3Sn, qui permet d'atteindre des champs magnétiques plus élevés (>12T). Le but de cette thèse est de proposer de nouvelles méthodes de calcul et de fabrication de dipôles à haut champ en Nb3Sn. Une isolation céramique, mise au point précédemment au CEA Saclay, a été testée pour la première fois sur des câbles, dans les conditions d'utilisation d'un aimant d'accélérateur. Des mesures de courant critique sous champ magnétique et contrainte mécanique ont notamment été réalisées. Ces campagnes d'essais ont révélé que l'isolation céramique actuelle est trop fragile mécaniquement et que les propriétés de courant critique sont dégradées. Une étude a ensuite été menée, afin d'améliorer la tenue mécanique de l'isolation et de mieux répartir les contraintes à l'intérieur du câble. Des méthodes de conception magnétique ont par ailleurs été proposées afin d'optimiser la forme des bobinages, tout en respectant des contraintes d'homogénéité de champ, de marges de fonctionnement, de minimisation des efforts... Pour cela plusieurs codes d'optimisation ont été élaborés. Ils se basent sur des méthodes nouvelles utilisant des formules analytiques. Un code 2D a d'abord été élaboré pour des conceptions en blocs rectangulaires. Ensuite, deux codes 3D ont été conçus pour l'optimisation des têtes de dipôles. Le premier consiste à modéliser le bobinage à l'aide de blocs élémentaires, et le deuxième se base sur une modélisation des câbles supraconducteurs par des rubans. Ces codes d'optimisation ont permis de proposer des configurations magnétiques pour des aimants à haut champ.

Dans les procédés industriels mettant en œuvre des systèmes solide liquide, le contrôle du processus d'agglomération des particules est fondamental compte tenu de son influence déterminante sur l'évolution de la distribution granulométrique des produits finaux. Ce travail a pour objectif l'étude du processus d'agglomération de suspensions d'alumine, agitées, peu concentrées en s'intéressant tout particulièrement aux aspects physico-chimiques et hydrodynamiques. La principale technique expérimentale utilisée est la turbidimétrie spectrale, méthode optique qui permet de suivre in-situ, l'évolution dans le temps de l'ensemble de la distribution granulométrique d'une suspension. Nous avons ainsi pu identifier expérimentalement trois phénomènes responsables de cette évolution: l'agglomération, la sédimentation et la rupture des agglomérats formés et étudier l'influence des paramètres hydrodynamiques et physico-chimiques. Nous proposons alors une modélisation par l'intermédiaire du calcul d'un noyau d'agglomération original en régime turbulent qui tient compte des interactions hydrodynamiques et des forces d'interaction interparticulaires. Les résultats expérimentaux et ceux du modèle sont confrontés au moyen de simulations numériques de l'évolution dans le temps de la turbidité d'une suspension.

Les céramiques de type non-oxyde à base de silicium ont été très largement étudiées en raison deleurs incroyables propriétés thermostructurales généralement très supérieures à celles desmatériaux conventionnels. En particulier, les carbonitrures de bore et de silicium (SiBCN)proposent une grande fiabilité mécanique et sont stables jusqu'à des températures de l'ordre de2200 °C en raison de la faible mobilité atomique de leurs structures. Le développement de la voie" polymères précéramiques " s'est avéré primordial pour la réalisation de céramiques techniquesaux propriétés contrôlées. Au travers de la thermolyse des polymères, une large gamme decéramiques peut être obtenue à partir de précurseurs moléculaires en contrôlant à la fois lastructure de l'unité monomérique et le degré de polymérisation, mais aussi la procédure dethermolyse. La thermolyse directe des polymères est compatible avec plusieurs types detechniques de mise en forme et offre la possibilité de réaliser des structures et des objets deformes complexes. Le nanomoulage à partir d'un moule poreux et le co-assemblage d'unpolymère précéramique et d'un bloc copolymère sont deux voies largement empruntées pour laproduction de céramiques poreuses ordonnées. Ce manuscrit présente une étude sur l'élaborationde céramiques de type SiBCN mésoporeuses ordonnées selon la méthode du nanomoulage. Lamise en forme de ces poudres céramiques par frittage flash conduit alors à la fabrication demonolithes à porosité hiérarchisée. Une deuxième partie envisage également l'utilisation d'uncopolymère tribloc comme agent structurant pour la synthèse de matériaux mésoporeux ordonnésde type carbure de silicium.