Atomic diffusion phenomena were examined in a metal-alloy nuclear fuel system composed of δ-phase U-50wt%Zr fuel in contact with either Zr-10wt%Gd or Zr-10wt%Er. Each alloy was fabricated from elemental feed material via melt-casting, and diffusion samples of nominal 1.5 mm thickness were prepared from the resulting alloy slugs. The samples were assembled into diffusion couples and annealed for periods of 14, 28, and 56 days at temperatures of 550°C, 600°C, and 650°C. Thus, the U-50Zr/Zr-10Er system and the U-50Zr/Zr-10Gd system were each annealed for three different time periods at each of three different temperatures, for an initial total of 18 diffusion interfaces that were to be studied. In practice, data was collected from only 12 of the 18 interfaces. At 650°C, the U-50wt%Zr alloy exists in the γ-phase region, which enabled the comparison of diffusion behavior between the δ phase and γ phase. Diffusion samples were examined by collecting composition profiles across the diffusion interface for each element via electron probe microanalysis. From the resulting experimental data diffusion coefficients were evaluated. Diffusion coefficients were found to be on the order of 10^-19 m2/s in the δ-phase systems, and 10^-17 m^2/s in the γ-phase systems. It was observed that atomic mobility of all diffusing species was generally greater in the U-50Zr/Zr-10Gd system than in the U-50Zr/Zr-10Er system; furthermore, it was found that diffusion rates were considerably higher above the phase transformation temperature into the γ phase, as indeed would be expected in the more open structure of the body-centered cubic γ phase, as compared to the hexagonal δ-phase U-Zr. However, values for diffusion coefficients measured in this study were considerably smaller than those found in past studies of δ-phase U-Zr, which are on the order of 10^-17 m^2/s. It is likely that diffusion was inhibited by the formation of stable metal oxides resulting from oxygen contamination; it is also possible that diffusion was suppressed by the presence of the erbium and gadolinium.

Abstract : Electroencephalography (EEG) is a non-invasive neuroimaging modality that was first introduced over 80 years ago. Surface EEG does not directly measure neuronal activity, and it is often assumed that it cannot provide indications on the underlying neuronal firing. However, recent studies based on invasive measurements in monkeys have shown that the coupling between two EEG frequency bands, namely the Gamma (25-45 Hz) and Delta (2-4 Hz) bands, is a good predictor of underlying mass-spiking activity. Specifically, when the Delta signal is in its trough and Gamma power is high, the probability of mass- firing of neurons is large. Here, we investigate this property in healthy human EEG acquired during resting-state. Using the interaction between Delta phase and Gamma power, we derived a modeled spike signal (MSS) from the recorded EEG. We found the power spectrum density (PSD) pattern of the MSS to be similar to that observed in animal studies. Specifically, between 1-10 Hz that the PSD deviates from a 1/[florin] trend and exhibits a small peak at about 2-3Hz. In addition, an inter-hemispheric correlation was found between the MSS of the different pairs of electrode in opposite hemispheres. Our results open the possibility of studying underlying neuronal output with non-invasive EEG. // Résumé : L'électroencéphalographie (EEG) est une modalité de neuro-imagerie non invasive qui a été introduite il y a plus de 80 ans. L’EEG de surface ne mesure pas directement l’activité neuronale et il est généralement supposé qu’elle ne donne pas d’indications sur la décharge neuronale sous-jacente. Cependant des études récentes ont montré à l’aide de mesures invasives que le couplage entre deux bandes de fréquences EEG, soit les bandes Gamma (25-45 Hz) et Delta (2-4 Hz), est un bon indicateur de l’activité neuronale de masse sous-jacente chez les singes. Plus précisément, lorsque le signal Delta est dans un creux (phase de π) et que la puissance dans le signal Gamma est élevée, la probabilité de décharge de masse des neurones est grande. Cette propriété est ici étudiée dans les signaux EEG d’humains sains en état de repos. En se basant sur l'interaction entre la phase du signal Delta et la puissance du signal Gamma, nous avons dérivé un modèle de l’activité neuronale de masse sous-jacente (modeled spike signal-MSS) obtenu à partir du signal l'EEG enregistrée. On trouve que la densité spectrale de puissance (power spectal density-PSD) du MSS est similaire à celle observée dans les études animales. Plus spécifiquement, entre 1-10 Hz la PSD s’écarte d’une tendance en 1 / [florin] et présente un pic de faible amplitude à environ 2-3Hz. En outre, une corrélation inter-hémisphérique a été observée entre les MSS de différentes paires d'électrodes positionnées sur les hémisphères opposés. Nos résultats ouvrent la possibilité d'étudier l’activité neuronale sous-jacente par EEG non-invasive.

L'Inconel 718 est un superalliage base-nickel très utilisé pour la fabrication de pièces aéronautiques soumises à de fortes contraintes et de hautes températures. La maîtrise de la microstructure finale issue de la mise en forme à chaud est un des éléments clés pour le contrôle des propriétés mécaniques et pour répondre aux exigences strictes du secteur. Dans cette étude, l'évolution de la microstructure de l'Inconel 718 est étudiée au moyen d'essais de torsion suivis d'une trempe à l'eau (pour examiner les évolutions dynamiques) ou d'un maintien à la température de déformation puis d'une trempe à l'eau (pour examiner les évolutions post-dynamiques). Ces essais sont réalisés dans les domaines de température δ-supersolvus et δ-subsolvus et pour des vitesses de déformation de 10-2 à 0.1 s-1. Des analyses microstructurales par microscopie électronique à balayage et cartographie des orientations cristallographiques par EBSD sont réalisées pour suivre l'évolution de la fraction recristallisée, de la taille de grains recristallisés ainsi que de l'état de précipitation lors de la déformation et des maintiens pré- et post-déformation. Sur base de ces observations expérimentales, les principaux mécanismes métallurgiques actifs sont identifiés, puis modélisés : écrouissage, germination de nouveaux grains, migration de joints de grains, et interaction avec les particules de seconde-phases. Un modèle d'évolution microstructurale en champ moyen a été enrichi pour prendre en compte l'ensemble de ces mécanismes élémentaires et leur dépendance aux conditions thermomécaniques. Ce modèle permet de décrire, pour les domaines δ-subsolvus et δ-supersolvus, les cinétiques de recristallisation dynamique et post-dynamique de l'Inconel 718, les cinétiques de précipitation et dissolution de la phase δ, ainsi que l'évolution de la taille de grains. Il prédit également les courbes contrainte-déformation dans le domaine de température δ-supersolvus. / Inconel 718 is nickel-based Superalloy widely used in the aeronautic industry to manufacture aircraft parts subjected to extreme in-service conditions of high stresses at elevated temperatures. Controlling the microstructure after hot forming is a key element to control the mechanical properties of the final products and meet the tight specifications imposed by the aeronautic industry.In this work, the microstructure evolution of Inconel 718 was investigated via isothermal and iso-strain rate torsion tests followed by water quenching (to investigate dynamic evolution) or by annealing at deformation temperature then water quenching (to investigate post-dynamic evolution). These tests were conducted in both δ-Supersolvus and δ-Subsolvus temperature domains and for strain rates of 0.01 to 0.1 s-1.Scanning electron microscopy (SEM) and Electron Back Scattered Diffraction (EBSD) were used to characterize the microstructure and follow the evolution of the recrystallized fraction, the recrystallized grain size and the δ-phase precipitation after deformation and during pre-deformation and post-deformation annealing. Based on these experimental observations, the main metallurgical mechanisms have been identified and modelled: hardening, nucleation of new grains, grain boundaries migration and the δ-phase- recrystallization interaction.A two-site mean field approach having a low computational cost was chosen to model the microstructural evolution at different thermomechanical conditions. This model describes the main mechanisms taking place during hot forming of Inconel 718 in both δ-Supersolvus and δ-Subsolvus domains and predicts the recrystallization kinetics in both dynamic and post-dynamic regimes , the δ-phase precipitation and dissolution kinetics and the grain size evolution. The model predicts also the strain-stress curves at high temperatures in the absence of δ-phase particles.