In dieser Arbeit wurde die durch Bestrahlung mit schnellen Neutronen bedingte Materialalterung von Reaktordruckbehälterstählen untersucht. Das Probenmaterial umfasste unbestrahlte, bestrahlte und ausgeheilte RDB-Stähle russischer und westlicher Reaktoren sowie Eisenbasis-Modelllegierungen. Mittels Neutronen-Kleinwinkelstreuung ließen sich bestrahlungsinduzierte Leerstellen/Fremdatom-Cluster unterschiedlicher Zusammensetzung mit mittlerem Radius um 1.0 nm nachweisen. Ihr Volumenanteil steigt mit der Strahlenbelastung monoton, aber im allgemeinen nicht linear an. Der Einfluss der Elemente Cu, Ni und P auf den Prozess der Clusterbildung konnte herausgearbeitet werden. Eine Wärmebehandlung oberhalb der Bestrahlungstemperatur reduziert den Anteil der Strahlendefekte bis hin zu deren vollständiger Auflösung. Die Änderungen der mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe lassen sich eindeutig auf die beobachteten Gefügemodifikationen zurückführen. Die abgeleiteten Korrelationen können als Hilfsmittel zur Vorhersage des Materialverhaltens bei fortgeschrittener Betriebsdauer von Leistungsreaktoren mit herangezogen werden.

In dieser Arbeit wurde die durch Bestrahlung mit schnellen Neutronen bedingte Materialalterung von Reaktordruckbehälterstählen untersucht. Das Probenmaterial umfasste unbestrahlte, bestrahlte und ausgeheilte RDB-Stähle russischer und westlicher Reaktoren sowie Eisenbasis-Modelllegierungen. Mittels Neutronen-Kleinwinkelstreuung ließen sich bestrahlungsinduzierte Leerstellen/Fremdatom-Cluster unterschiedlicher Zusammensetzung mit mittlerem Radius um 1.0 nm nachweisen. Ihr Volumenanteil steigt mit der Strahlenbelastung monoton, aber im allgemeinen nicht linear an. Der Einfluss der Elemente Cu, Ni und P auf den Prozess der Clusterbildung konnte herausgearbeitet werden. Eine Wärmebehandlung oberhalb der Bestrahlungstemperatur reduziert den Anteil der Strahlendefekte bis hin zu deren vollständiger Auflösung. Die Änderungen der mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe lassen sich eindeutig auf die beobachteten Gefügemodifikationen zurückführen. Die abgeleiteten Korrelationen können als Hilfsmittel zur Vorhersage des Materialverhaltens bei fortgeschrittener Betriebsdauer von Leistungsreaktoren mit herangezogen werden.

Hollow fiber membranes offer the opportunity to dramatically reduce the energy required to perform gas separations in the chemical industry. The membranes are fabricated from highly non-Newtonian precursor materials, including concentrated polymer solutions that sometimes also contain dispersed particles. These materials are susceptible to shear-induced microstructural changes during processing, which can affect the characteristics of the resulting membrane. This thesis explores several shear-related effects using materials and flow conditions that are relevant for fiber spinning. The findings are discussed as they relate to membrane processing, and also from the standpoint of enhancing our fundamental understanding of the underlying phenomena. First, the effect of shear on polymeric dope solutions was investigated. Shear-induced demixing—a phenomenon not previously studied in membrane materials—was found to occur in membrane dopes. Phase separation experiments also showed that shear-induced demixing promotes macrovoid formation. The demixing process was found to depend not only on the instantaneous shear conditions, but also on the shear history of the solution. This suggests that low-shear flow processes that occur in the upstream tubing and channels used for fiber spinning can affect macrovoid formation. The effect of viscoelastic media on dispersed particles was also explored. Shear-small-angle light scattering results showed that particles suspended in membrane dope solutions formed aggregated, vorticity-oriented structures when shear rates in the shear-thinning regime of the polymer solution were applied. Shear rates well below the shear-thinning regime did not produce any structure. In fact, the application of a Newtonian shear rate to a sample already containing the vorticity structure caused the sample to return to isotropy. Measurements using a highly elastic, constant-viscosity Boger fluid showed that strong normal forces alone are not sufficient to form the vorticity structures, but that shear thinning is also required. Lastly, a study was conducted examining cross-stream migration of particles dispersed in viscoelastic media. Fluids exhibiting varying degrees of shear thinning and normal forces were found to have different effects on the particle distribution along the shear gradient axis in Poiseuille flow. Shear thinning was found to promote migration toward the channel center, while normal stresses tended to cause migration toward the channel walls. In addition to hollow fiber spinning, many other industrially relevant applications involve polymer solutions and suspensions of particles in viscoelastic media. Often, the properties and performance of the material depend strongly on the internal microstructure. The results from the research described in this thesis can be used to guide the design of materials and processing conditions, so that the desired microstructural characteristics can be achieved.

La miniaturisation des pièces est une étape importante pour la progression de la microtechnologie dans plusieurs domaines (connectique, médical, optique, microsystèmes mécaniques). Pour cela, le moulage par microinjection, semble être la solution clé pour la production à grande échelle de micro-composants de polymères. Pour les polymères semi-cristallins, la cristallisation, sous fort taux de cisaillement et sous des vitesses de refroidissement élevées (about 100 K/s), induit des morphologies et des propriétés spécifiques. Elle prend donc une importance considérable dans le processus de microinjection par rapport au moulage par injection classique où les épaisseurs injectées sont généralement supérieures à 1 mm. Ces microstructures ont une grande influence sur les propriétés mécaniques du produit final. La prédiction de ces propriétés à partir de la description de la microstructure est un défi technique et scientifique. Durant cette thèse, deux polymères semi-cristallins ont été microinjectés, le polyéthylène haute densité et le polyamide 12. Les analyses obtenues par la microscopie otiques montrent que les morphologies cristallines varient entre les micro- et les macro-pièces. Tandis que la morphologie de ‘peau-cœur' est présente dans les macropièces, les micropièces présentent une morphologie plutôt particulière. Les analyses combinées de diffusion et de diffraction des rayons X (SAXS et WAXS) avec un microfaisceau synchrotron, nous ont permis de déterminer la microstructure induite par le processus de microinjection dans toute l'épaisseur des pièces. Nous avons constaté que la morphologie et les orientations cristallines induites sont très dépendantes des conditions d'injection ou de microinjection. Une diminution de l'épaisseur, de la vitesse et de la température du moule, augmente l'orientation cristalline en limitant la relaxation des chaînes de polymères. / The components miniaturization is an important step in the evolution of micro technology in several domain (connectivity, medical, optical, mechanical, microsystems). For this purpose, the micro-injection molding seems to be the key solution for the large-scale micro-polymer components production.The crystallization of the semi-crystalline polymers under high shear and cooling rates (about 100 K / s), induces specific properties and morphologies, consequently, it takes a substantial importance in the process of micro-injection compared to conventional injection molding where the usually injected thicknesses is over 1 mm. These micro-structures have a great influence on the mechanical propertie of the final product. The prediction of the final product's properties based on the illustration of the micro-structure is a technical and scientific challenge. In this thesis, two semi-crystalline polymers were micro-injected, the high density polyethylene and the polyamide 12. The obtained analyzes with the use of an optical microscope showed that the Morphology of Crystals vary between micro-and macro-pieces. While the morphology of 'peau-cœur' is present in the macro-pieces, the micro-parts have a particular morphology. The combined analysis of diffusion and X-ray diffraction (WAXS and SAXS) along with the synchrotron microbeam, has allowed us to determined the micro-structure induced by the micro-injection process throughout the thickness of the pieces.We have identified that the morphology and the induced crystal's orientation are very dependent on the conditions of injection or micro-injection. The decrease of the thickness,speed and temperature of the mold will increase the crystal orientation by limiting the relaxation of the polymer chains.