La suspension d'automobile a généralement deux fonctions principales : la première est d'assurer la sécurité et le confort des passagers et la deuxième consiste à maîtriser le contrôle du véhicule. Dans l'objectif d'améliorer et d'alléger les pièces constituant cette suspension, les recherches ont été orientées vers les fonderies d'aluminium. La diversité des propriétés physiques et mécaniques de cet élément a imposé également à l'industrie de développer une panoplie de procédés de fabrication telle que le procédé de moulage par voie semi-solide. Le procédé SEED (Swirled Enthalpy Equilibration Device) du moulage semi-solide a l'avantage de fournir des pièces mécaniques en aluminium qui travaillent continuellement en dynamique, et qui peuvent substituer celles en acier. D'ailleurs, cette étude a pour but de valider davantage ces informations en étudiant la durée de vie en fatigue d'un bras de suspension en alliage d'aluminium A357 semi-solide fabriqué par le centre des technologies d'aluminium (CTA-CNRC). Au départ, nous avons caractérisé la pièce en déterminant d'une part, ses fréquences naturelles et ses modes propres numériquement par le logiciel de simulation Abaqus, et d'autre part validé ces résultats expérimentalement. Nous avons également étudié les méthodes analytiques existantes dans la littérature et tracé la courbe de contrainte déformation dans le but d'avoir une idée approximative du nombre de cycles lors de l'étude expérimentale. Ensuite, nous avons travaillé sur la caractérisation de cette pièce au point de vue propriétés mécaniques telles que les endroits critiques susceptibles à la rupture, les efforts maximaux supportés à ces endroits, ainsi que les propriétés de traction et de compression. La suite des travaux était concentrée à l'étude de l'endurance du bras de suspension aux sollicitations de fatigue par la prédiction de sa durée de vie. Finalement, les résultats expérimentaux et numériques ont été comparés afin de valider l'approche utilisée dans cette étude pour évaluer le procédé SEED.

Des plaques de l'alliage AA2618 issue de la coulée semi-continue verticale ont récemment été proposées pour la fabrication de moules de grandes dimensions. L'alliage AA2618 trouve essentiellement ces applications dans les industries du plastique et de l'automobile en raison de ces excellentes propriétés mécaniques et de stabilité dimensionnelle. Les plaques coulées sont coupées directement du lingot issu de la coulée et utilisé sans avoir été déformé, c'est à dire, sans laminage à chaud ou à froid, qui est généralement appliqué aux alliages d'aluminium corroyés. L'alliage AA2618 est initialement désigné comme un alliage pour corroyage, et n'a donc pas été étudié à l'état non déformé (brut). Le présent travail a été mené dans le but d'étudier les effets des traitements thermiques sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l'alliage non-déformé AA2618, afin de trouver la meilleure procédure de traitement thermique qui peut être appliquée à cet alliage. La microstructure de l'alliage AA2618 issue de la coulée a d'abord été examiné dans les conditions de brute de coulée et de mise en solution en utilisant un microscope optique et un microscope électronique à balayage, ainsi qu'un spectromètre rayon-X à dispersion d'énergie. L'essai Jominy a été mené pour évaluer la sensibilité à la trempe de l'alliage. L'essais de dureté et de traction ont été réalisés pour différentes conditions de mise en solution, de trempe et de vieillissement. La précipitation de l'alliage a été étudiée par la technique d'analyse calorimétrique différentielle et par mesure de la conductivité électrique. La caractérisation microstructurale révèle la présence des phases Al2CU, Al2CuMg, Al7Cu4Ni, Al7Cu2(Fe,Ni) et Al9FeNi dans l'alliage AA2618. La mise en solution effectuée à 530 °C pendant 5 heures est la meilleure condition capable de dissoudre complètement les phases Al2CuMg, Al2Cu et Al7Cu2Ni, dans la solution solide, améliorant ainsi l'effet du durcissement structural. Les phases Al7Cu2(Fe,Ni) et Al9FeNi ont été soumises uniquement à la fragmentation et à la sphéroïdisation après une mise en solution. L'effet du temps de mise en solution sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l'alliage AA2618 n'est pas aussi important que celui de la température de mise en solution. L'évaluation des propriétés mécaniques de l'alliage mis en solution après une trempe à différente vitesse de refroidissement montre que ce dernier est un alliage d'aluminium de sensibilité à la trempe. Pour les même conditions de mise en solution et de vieillissement, les échantillons refroidis à l'air possèdent une dureté et une résistance à la traction plus faible que celles des échantillons trempés à l'eau. Les résultats du test de Jominy ont démontré que la valeur de la dureté de l'alliage AA2618 diminuait significativement avec la diminution de la vitesse de refroidissement. Les résultats obtenus sur le vieillissement révèlent que les conditions du pic de vieillissement de l'alliage AA2618 ont été atteint, après un vieillissement de 36 heures à une température de 175 °C, 10 h à 195 °C et 1 h à 215 °C, respectivement. Les traitements de vieillissement appliqués à l'alliage AA2618 pourraient produire un large éventail de combinaisons satisfaisantes de résistance et de ductilité, ce qui répond aux spécifications des fabricants de moules de grande taille. L'alliage AA2618 a également été trouvé pour être sujettes au vieillissement naturel, affichant des valeurs de dureté comparables à celles obtenus par le vieillissement artificiel à 195 et 215 °C. Les résultats obtenus par l'analyse DSC et les mesures de conductivité électrique montrent que la phase principal durcissante de l'alliage AA2618, sous un vieillissement artificiel, est la phase S-Al2CuMg, alors que l'effet du durcissent structurale induit par le vieillissement naturel est probablement attribué à la formation d'agrégats Cu-Mg et / ou aux zones GPB.

Les avantages métallurgiques de produire des pièces par rhéomoulage sont grandement répandus pour les alliages communs de fonderie de typeAl-Si. Toutefois, d'autres alliages plus performants d'un point de vue de la résistance mécanique pourraient susciter un intérêt marqué dans des applications spécialisées de l'industrie automobile. En effet, la demande croissante de produits plus concurrentiels requiert des développements pour de nouveaux alliages. Cependant, pour demeurer compétitif, ces alliages doivent être mieux adaptés aux procédés de rhéomoulage afin de profiter pleinement des bénéfices de la mise en forme par voie semi-solide. Les alliages Al-Cu de la série 2XX sont reconnus pour leurs résistances mécaniques supérieures, mais ils n'ont jamais été des candidats au moulage sous-pression en raison de leur propension élevée aux déchirures à chaud. Cependant, le comportement rhéologique de la pâte semi-solide relié aux procédés de rhéomoulage offre de meilleures conditions de moulage qui pourraient contribuer à réduire de façon considérable ce type de défaut. Dans un premier temps, les travaux ont été orientés sur les facteurs permettant de réduire les déchirures à chaud pour des pièces de l'alliage 206 produites par le procédé semi-solide SEED. Par la suite, une étude comparative sur les propriétés mécaniques en traction et en fatigue a été effectuée sur quatre variantes de l'alliage 206. Au cours de ces travaux, plusieurs aspects métallurgiques ont été analysés, dont les principaux sont : i) les liens entre le mécanisme de fissuration à chaud et la vitesse de solidification en semi-solide pour des alliages 206 modifiés, ii) les effets des variations de composition en silicium, en cuivre et en fer des alliages 206 modifiés sur leurs propriétés mécaniques. Les résultats de résistance mécanique en traction et en fatigue ont été comparés aux spécifications pour des applications de l'industrie automobile et également à d'autres alliages et procédés concurrents. Les pièces produites à partir du procédé SEED, combinées à des alliages 206 modifiés ont pu être moulées avec succès. De plus, les résultats démontrent une réduction significative des défauts reliés aux déchirures à chaud et les performances mécaniques sont supérieures aux exigences de l'industrie automobile. Entre autres, les propriétés en fatigue des deux meilleurs alliages modifiés 206 étaient supérieures à celles d'un alliage A357 de fonderie et se rapprochaient de celles d'un alliage AA6061 forgé. Actuellement, il n'y a tout simplement pas d'application connue pour la coulée sous-pression avec l'alliage 206 {Liquid Die-casting). Ceci est principalement dû à la forte propension à la fissuration à chaud et les limitations face à la géométrie des pièces et l'assemblage subséquent. Cette étude a permis de démontrer qu'en plus de produire des pièces avec une microstructure semi-solide pour de larges variations de compositions chimiques, le procédé de rhéomoulage SEED offre la possibilité d'obtenir des pièces saines {Sound Part) et de géométrie complexe. Les conclusions de ces travaux démontrent des progrès significatifs en identifiant les principaux facteurs reliés à la faisabilité de pièces de haute performance avec l'alliage 206 à partir du procédé SEED. Cette recherche constitue donc un travail de fond sur les développements de nouveaux alliages Al-Cu pour les procédés de semi-solide et, du même coup, à l'expansion de l'aluminium pour des applications de haute performance. N. B. Le présent mémoire fait partie d'un projet de recherche élaboré par la Chaire industrielle de recherche CRSNG et RIO TINTO ALCAN sur les nouvelles avenues en métallurgie de la transformation de I 'aluminium (CIMTAL).

L'alliage AA5657 est l'un des plus importants alliages de la série 5xxx. Ces applications sont essentiellement tournées vers de nombreux domaines, comme l'électricité, l'emballage l'architecture, et l'impression. Par ailleurs, les différents domaines d'applications nécessitent une finition de surface de qualité supérieure, et une micro structure homogène des lingots d'alliages. Dans l'industrie de la coulée semi-continue verticale (Direct Chili) des lingots d'alliages d'aluminium des série lxxx et 5xxx, il existe différents taux de refroidissement entre la surface de coulée et le centre des lingots. C'est ainsi que plusieurs phases intermétalliques de Fer, tel que, AlmFe, Al6Fe, a-AlFeSi et Al3Fe se forment préférentiellement dans différentes positions du lingot. La transition de la phase intermétallique de Fer dans le lingot issu de la coulée semi-continue verticale peut causer des inhomogénéités microstructurales, qui a leur tour provoqueraient ce qu'on appelle, la structure en sapin (FTZs) dans les lingots, ainsi que des stries et des bandes sur les feuilles d'aluminium. De nos jours, avec l'augmentation des impuretés dans les matières premières (coke, alumine, etc.), la quantité des éléments de trace présent dans le métal primaire croit progressivement. Cependant, l'impact de cette croissance sur le processus de transformation de l'aluminium et sur le produit final n'est pas encore élucidé. En conséquence, il y a un besoin évident de comprendre cet effet, et permettre ainsi de proposer des solutions afin d'atténuer les effets négatifs de ces impuretés. L'étude présentée dans ce mémoire a été réalisée sur l'alliage AA5657 dans le but d'examiné l'effet des éléments de trace V et Ni sur la formation et la distribution des phases intermétalliques de Fer. Une tranche d'un lingot d'alliage AA1050 avec une structure en sapin visible a également été étudiée fin de caractériser la transition des phases intermétalliques à travers la structure en sapin. Un simulateur de coulée semi continue, capable de reproduire les conditions de solidification dan les régions des lingots a été construit dans le laboratoire du CURAL. Les méthodes utilisées pour caractériser les particules intermétalliques de Fer ont été développés dans ce travail de recherche. Les phases intermétalliques AlmFe, Al6Fe, a-AlFeSi et Al3Fe ont été identifie avec succès sur des échantillons ayant subits une attaque chimique et en utilisant ensuite une combinaison de deux techniques, spectroscopie de dispersion d'énergie et l'imagerie en diffraction d'électron rétrodififusé. Une analyse quantitative des particules intermétalliques de Fer a été aussi réalisée en utilisant la technique d'analyse d'image. Les résultants montrent la présence de quatre types de phases intermétalliques de Fer dans le lingot AA5657. Ces phases sont AlmFe, Al6Fe, Al3Fe et Al7Fe2Si (a-AlFeSi). Par ailleurs, il a été constaté que les taux de refroidissement locaux ont un effet considérable sur le type de phase formée. De plus, les phases AlmFe et Al7Fe2Si paraissent dominantes dans la zone prés de la surface du lingot où le taux de refroidissement est élève, pendant que la phase Al3Fe devient majoritaire dans le centre du lingot où le taux de refroidissement est bas. Il a été observé dans l'alliage AA1050 que AlmFe, Al6Fe, Al3Fe, Al7Fe2Si et les phases intermétalliques contenant l'élément Ni sont distribuées le long des structure en sapin, et la transition de la phase AlmFe vers la phase Al6Fe est le facteur principale qui rends les structure en sapin visibles. Il a été constaté que l'élément de trace V favorise fortement la formation de la phase AlmFe et la suppression des phases Al6Fe, Al3Fe, Al7Fe2Si dans l'alliage AA5657. L'élément Ni favorise la formation de la phase Al3Fe et supprime les phases AlmFe et Al6Fe. Dans les échantillons d'alliage AA5657 issus de la coulée semi-continue avec une teneur élevée en Ni (plus de 390 ppm), la formation de la phase contenant l'élément Ni est plus favorable. Le mécanisme expliquant l'effet des éléments V and Ni sur les phases intermétalliques de Fer a été discuté en se basant sur la théorie de l'effet des éléments de trace sur la compétitivité dans la germination et la croissance des phases.

Wastewater from different aluminum processing plants contains different surface treatment liquids. These liquids are strictly prohibited from being discharged directly into the environment due to their high acidity. Different factories and enterprises add water to dilute them or neutralize them with alkali. These approaches not only cause a part of the aluminum ions being discharged, but also result in the release of a large number of harmful metal ions and heavy metal ions. In such cases, a large amount of water and alkali are consumed; at the same time, surface water, groundwater and soil become polluted by a large volume of wastewater and different metal ions. The main objectives of the project are: 1) to extract ultra-pure aluminum ions from wastewater and to study the effect of different parameters on the efficiency of the process; 2) to produce ultra-pure nano-alumina from wastewater using an organic template and to study the effect of different parameters on the particle size distribution as well as on the morphology of the nanoparticles; 3) to explore the possibility of different applications for different types of alumina particles. In this work, aluminum was extracted from the wastewater in the form of alum. This aluminum alum solution was later used to produce 99.999% pure (5N) nano-alumina particles. Two different methods, namely single and double template methods, were used to control the size and the nature of the alumina particles. A single template method was used to produce 99.999% pure (5N) spherical alumina nanoparticles. The aluminum alum solution was hydrolyzed to produce boehmite which was used to produce the spherical alumina nanoparticles. Gum arabic and urea were used to produce the single template. These alumina nanoparticles were converted to alpha (α) form by heating. Then, the α-alumina particles were used to produce sapphire crystals. An evaporation-induced synthesis approach with double template was used to produce spherical mesoporous nanoparticles of uniform size distribution. These particles were used for the photoacoustic tomography. The originality of the project lies in the utilization of new sources of raw materials (wastewater from industries) and using chelating polymers as well as additives to develop a novel and environment friendly high purity alumina (HPA) production method. In addition, the alumina particle size and its distribution are controlled precisely, which is difficult to achieve with other alumina production methods. Les eaux usées provenant des différentes usines de traitement de l'aluminium contiennent de différents liquides de traitement de surface. Ces liquides sont strictement interdits d'être déchargés directement à l'environnement en raison de leur forte acidité. Des différentes usines et entreprises ajoutent de l'eau pour les diluer ou les neutralisent avec l'alcali. Ces traitements provoquent non seulement la décharge d'une partie des ions d'aluminium, mais également la libération d'un grand nombre d'ions métalliques nocifs et d'ions de métaux lourds. Dans ces cas, des grandes quantités de l'eau et de l'alcali sont consommées; en même temps, les eaux de surface, les eaux souterraines et le sol sont pollués par un grand volume d'eaux usées et de différents ions métalliques. Les objectifs principaux du projet sont : 1) d'extraire les ions d’aluminium ultra-purs des eaux usées et d'étudier l'effet de différents paramètres sur l'efficacité du procédé; 2) de produire la nano-alumine ultra-pure à partir des eaux usées en utilisant un modèle organique et d’étudier l'effet de différents paramètres sur la distribution granulométrique et la morphologie des nanoparticules; 3) d’explorer différentes applications des différents types des particules d'alumine. Dans ce travail, l'aluminium a été extrait des eaux usées sous forme d'alun en utilisant un modèle simple. Cette solution d'alun a ensuite été utilisée pour produire des particules de nano-alumine pur à 99,999% (5N). La solution d'alun a été hydrolysée pour produire une bohémite qui a également été utilisée pour produire des nanoparticules d’alumine sphérique pure à 99,999% (5N). Ces microparticules d'alumine ont été utilisées pour produire des cristaux de saphir. Une approche basée sur la séparation induite par évaporation à double modèle a été utilisée pour produire des nanoparticules mésoporeuses sphériques avec une distribution de taille uniforme. Ces particules ont été utilisées pour la tomographie photoacoustique. L’originalité du projet est l’utilisation de nouvelles sources des matières premières (l’eau usée des industries) et des polymères chélatants et des additives afin de développer une nouvelle méthode écologique pour la production de l’alumine de haute pureté. De plus, la taille des particules de l’alumine et sa granulométrie sont contrôlées précisément, ce qui est difficile à atteindre avec d’autres méthodes de la production de l’alumine.

The present study focuses on the effect of alloying elements, namely, strontium (Sr), titanium (Ti), zirconium (Zr), scandium (Sc) and silver(Ag) individually or in combination, on the performance of a newly developed Al-2%Cu based alloy. A total of thirteen alloy compositions were used in the study. Tensile test bar castings were prepared employing the low pressure die casting (LPDC) technique. The test bars were solution heat treated at 495°C for 8 hours, followed by quenching in warm water, and then subjected to different isochronal aging treatments using an aging time of 5 hours and aging temperatures of 155°C, 180°C, 200°C, 240°C and 300°C. Tensile testing of as-cast and heat-treated test bars was carried out at room temperature using a strain rate of 4 x 10-4s-1. Five test bars were used per alloy composition/condition. Hardness measurements were also carried out on these alloys using a Brinell hardness tester. The microstructures of selected samples were examined using optical microscopy and electron probe microanalysis (EPMA). The results showed that adding Ti in the amount of 0.15 wt% in the form of Al-5%Ti-1%B master alloy is sufficient to refine the grains in the cast structure in the presence of 200 ppm Sr (0.02 wt%). Addition of Zr and Sc did not contribute further to the grain refining effect. The main role of addition of these two elements appeared in the formation of complex compounds with Al and Ti. Their presence resulted in extending the aging temperature range before the onset of softening. Mathematical analysis of the hardness and tensile data was carried out using the Minitab statistical software program. It was determined that the alloy containing (0.5wt% Zr + 0.15wt% Ti) is the most effective in maximizing the alloy tensile strength over the range of aging temperatures, from 155°C to 300°C. Addition of Ag is beneficial at high aging temperatures, in the range of 240°C-300°C. However, it is less effective compared to the (Zr + Ti)-containing alloy. Addition of Sc does not appear to improve the alloy performance beyond what is achieved by the addition of Zr. From a plot of ultimate tensile strength (UTS) versus percent elongation (%El) values, the following equation was obtained to represent the strength-ductility relationship: UTS (MPa) = -32 %El + 393 with a fit of R2 = 0.83. Cette étude se concentre sur l’effet les éléments d’alliage, à savoir, le strontium (Sr), le titane (Ti), le zirconium (Zr), le scandium (Sc) et l'argent (Ag), individuellement ou en combinaison, sur la performance d’un nouvel alliage Al-2%Cu développé récemment. Treize compositions d'alliages sont utilisées dans l'étude. Des éprouvettes d’essai ont été préparées en utilisant la technologie de coulée à basse pression (LPDC). Les éprouvettes ont été mises dans une solution à 495 ° C pendant 8 heures suivi d'une trempe à l'eau tiède, puis soumis à différents traitements de vieillissement isochrones durant 5 heures, à différentes températures 155°C, 180°C, 200°C, 240°C et 300°C. Les essais en traction des échantillons ainsi traités, ont été effectués, à température ambiante en utilisant une vitesse de déformation de 4 x 10-4s-1. Cinq éprouvettes ont été utilisées par composition d’alliage / température de vieillissement. Des mesures de dureté ont également été effectuées sur ces alliages à l'aide d'un testeur de dureté Brinell. Les microstructures des échantillons sélectionnés ont été examinées par microscopie optique et microanalyse à sonde électronique (EPMA). Les résultats montrent que l'ajout de Ti en une proportion de 0,15% en poids sous forme d’alliage Al-5% Ti-1% B est suffisant pour affiner les grains de la structure de coulée en présence de 200 ppm de Sr (0,02% en poids). L’ajout de Zr et de Sc ne contribue pas davantage à l'effet d'affinage du grain. Le rôle principal de l'addition de ces deux éléments est apparu dans la formation de composés complexes avec Al et Ti. Leur présence a donné lieu à l'extension de la plage de températures de vieillissement avant le début de ramollissement. L'analyse mathématique des données de dureté et de traction a été réalisée en utilisant le logiciel de statistique Minitab. Il a été déterminé que l'alliage contenant 0,5% en poids de Zr + 0,15% en poids de Ti est le plus efficace pour maximiser la résistance à la traction de l'alliage dans la plage de températures de vieillissement de 155 ° C jusqu’à 300 ° C. L'addition d’Ag est bénéfique à haute température de vieillissement dans la plage de 240 ° C-300 ° C. Cependant, il est moins efficace par rapport à l’alliage contenant l' Zr + Ti. L'addition de Sc ne semble pas améliorer les performances de l'alliage au-delà de ce qui est réalisé par l'addition de Zr. A partir d’une courbe de la résistance à la traction (UTS) versus les valeurs du pourcentage d'allongement (% El), nous avons obtenu l'équation suivante représentant la relation force-ductilité: UTS (MPa) = -32 % El + 393 avec un ajustement de R2 = 0.83.

Le ferrosilicium est un composé métallurgique formé principalement de fer et de silicium. Il est utilisé comme additif pour la préparation des aciers et des fontes. Ajouté à la toute fin, il libère une grande quantité d'énergie au bain et joue le rôle de désoxydant tout en incorporant le silicium nécessaire. Malgré les difficultés reliées à la production des ferroalliages, ce projet a pour but de comprendre et classifier les phénomènes de perte de métaux réactifs lors de l'élaboration de ferroalliage. Afin d'identifier tous les paramètres importants, la séquence d'opérations proposée est établie comme étant : la coulée de ferrosilicium, l'ajout des additifs à la station d'affinage, l'immersion des métaux réactifs, les opérations après immersion, la coulée en couche mince et finalement, le concassage. Cette séquence d'opérations doit évidemment respecter la santé-sécurité et le matériel mécanique. Avec l'aide de la littérature et lors des nombreuses analyses, la chimie du ferrosilicium, les paramètres et les réactions tels que la quantité et la chimie de la scorie, la méthode d'immersion, les réactions d'oxydation lors de la coulée en couche mince et le concassage ont été identifiés comme paramètres prédominants pouvant influencer la déperdition en éléments réactifs. Suite à ces identifications, certains essais ont permis de confirmer et parfois d'améliorer le processus d'élaboration des ferroalliages. Selon un ordre décroissant d'impact sur le recouvrement du magnésium, les paramètres prédominants sont la scorie, l'oxydation à la coulée en couche mince, la chimie du ferrosilicium et le concassage. En ce qui attrait au strontium, il s'agit plutôt de la scorie, l'oxydation à la coulée en couche mince, la flottaison des rondelles, la chimie du ferrosilicium puis le concassage. Selon cette étude, la scorie riche en oxyde influence le recouvrement des métaux réactifs. Ces derniers ont une forte tendance à désoxyder les oxydes moins stables pour se retrouver sous forme d'oxyde de magnésium ou d'oxyde de strontium. Le magnésium et le strontium s'oxyde également lorsqu'en long contact avec l'air lors de la coulée en couche mince. La chimie du ferrosilicium avant l'immersion des métaux réactifs joue également un rôle important. Selon sa composition, il sera plus ou moins facile de stabiliser les métaux réactifs en formant des phases permanentes. Contrairement aux croyances, le concassage affecte le teneur en oxyde métallique et non la teneur en métal actif ce qui, en quelque sorte, améliore l'efficacité du procédé. Dans le cas particulier du strontium, l'analyse des immersions a démontré que l'utilisation de rondelle non retenues est néfaste pour le recouvrement. Une simple plaque d'acier empêchant ces rondelles de flotter a permis d'obtenir un recouvrement équivalent.

Le givrage atmosphérique des surfaces des équipements des réseaux électriques, tels que câbles ou isolateurs à haute tension peut conduire à de sérieux risques de sécurité, causés par des pannes de courant dans des conditions hivernales. Les méthodes conventionnelles utilisées afin d'éviter de tels problèmes incluent le déglaçage mécanique, par lequel on racle ou on brise la glace, et les méthodes chimiques à l'aide de d'agents dégivrants comme le glycol éthylique. Ces techniques sont souvent limitées dans leur application et généralement coûteuses en temps et en argent. Une voie intéressante pour éviter ces problèmes est la prévention de l'adhésion et des accumulations de glace par le développement et l'application de revêtements glaciophobes sur les équipements exposés. Les surfaces superhydrophobes présentant un caractère hydrofuge élevé, grâce à une surface de contact très réduite entre les gouttelettes d'eau et le matériau, sont également susceptibles de réduire l'adhérence entre la glace et la surface. De plus, les surfaces à faible constante diélectrique devraient réduire l'adhérence de la glace au substrat grâce à la diminution des forces électrostatiques, une des principales causes de cette adhérence. La recherche entreprise dans le cadre de cette thèse de doctorat se base sur les deux concepts ci-haut mentionnés en élaborant des revêtements superhydrophobes diélectriques nanorugeux à faible constante diélectrique sur des substrats d'aluminium ou d'alumine. Des propriétés superhydrophobes ont été obtenues sur des surfaces d'aluminium ou d'alumine préparées en créant une certaine nanonigosite à l'aide de méthodes chimiques suivies par l'application d'un revêtement à faible énergie de surface, soit une couche de Téflon® déposée par pulvérisation radio fréquence (rf-sputtered Teflon®) ou de fïuoroalkylsilane (FAS-17), donnant lieu à un angle de contact supérieur à 160°. Le même comportement est observé lorsque les substrats nanorugeux étaient revêtus d'une couche mince de faible constante diélectrique (ZnO) ou de constante diélectrique élevée (TiC^). On a constaté que les surfaces superhydrophobes nanorugeux à faible énergie de surface sont aussi glaciophobes. On a constaté également que la présence d'une surface de téflon avec une constante diélectrique relativement faible (e - 2) permet une réduction importante de l'adhésion de la glace, même si la surface n'est pas nanotexturée. Les surfaces superhydrophobes nanorugeux à faible constante diélectrique ont démontrées également une stabilité morphologique et chimique suite au détachement de la glace.

Des essais préliminaires industriels de forgeage et de nettoyage du lubrifiant à la soude caustique effectués sur des lopins coulé-homogénéisé avaient soulevé certaines interrogations sur la résistance à la corrosion de ce nouveau matériau comparativement au matériel extrudé traditionnellement utilisé. Cette étude en corrosion a pour objectif principal d'assurer la qualité et la possibilité d'utiliser ce matériel comme base pour l'industrie du forgeage. Le comportement en corrosion de l'alliage d'aluminium AA6082 a été étudié par l'utilisation de méthodes comparatives entre le matériel coulé-forgé et extrudé-forgé dans différents états métallurgiques (-T6). La conclusion majeure de cette étude révèle que la différence de susceptibilité en corrosion des deux matériaux n'est pas suffisamment significative pour favoriser un impact négatif sur les produits finaux de forgeage. Une investigation métallurgique avant et après le forgeage a permis d'identifier des patrons spécifiques de microstructures et des différences chimiques entre les matériaux de base. Cette analyse microstructurale met en perspective deux matériaux qui pourraient avoir des affinités différentes pour le forgeage et leur comportement en corrosion, surtout avec la présence de couches spéciales en surface. Le matériel coulé présente une structure ayant des grains équiaxes et une couche de ségrégation enrichie d'éléments d'alliages tandis que le matériel extrudé expose une structure fibreuse ayant une couche périphérique de gros grains recristallisés. La texture microstructurale allongée pour le matériel coulé-forgé se transforme en une fine microstructure après le traitement thermique -T6. Cette même étape produit des résultats opposés pour le matériel extrudé-forgé en révélant une recristallisation statique qui engendre une structure grossière à gros grains. Les trois essais caractéristiques en corrosion sur l'alliage d'aluminium AA6082 ont démontré de légères variations concernant les résultats de dégradation mais pas suffisamment pour distinguer un matériel plus résistant que l'autre. L'acquisition des courbes électrochimiques OCP a montré que le temps nécessaire pour atteindre l'état d'équilibre dans le domaine passif du matériel coulé-forgé était plus long que celui extrudé- forgé après 24 heures d'immersion dans une solution de 3.5% m/v de NaCI. Des essais de polarisation anodique ont permis d'identifier un potentiel de piqûration (Epit) entre -0.63 à -0.54 V/SCE pour toutes les conditions métallurgiques. Le matériel coulé a affiché un phénomène de piqûration continu après avoir atteint le potentiel critique Epit. Par contre, ce même matériel semblait avoir une résistance légèrement supérieure à la piqûration en affichant un potentiel plus noble équivalent à -0.54 V/SCE. Les analyses de microscopie optique sur les spécimens corrodés ont dévoilé un patron de petites piqûres de forme ronde et uniforme pour le matériel coulé-forgé et un aspect asymétrique avec quelques larges piqûres de corrosion pour le matériel extrudé-forgé. L'analyse d'image quantitative par le logiciel CLEMEX sur les spécimens corrodés par brouillard salin a révélé une surface moins affectée du matériel extrudé-forgé sans traitement thermique comparativement à celui coulé-forgé (13.46% coulé-forgé vs 6.77% extrudé-forgé). Après traitement -T6, les deux matériaux de base ont obtenu des résultats similaires du pourcentage d'aire corrodé (3.62% vs 3.68%). Aucune variation significative en résistance à la fatigue-corrosion n'a été décelée sur les deux types de matériel de base. Dans l'air, les courbe S-N ont affiché deux tendances qui caractérisent chacun des matériaux. Le matériel coulé- forgé a obtenu une meilleure résistance à la fatigue avec de faibles contraintes appliquées, tandis que le matériel extrudé-forgé a révélé une résistance accrue à la fatigue durant l'imposition de contraintes sévères. L'ajout d'un environnement corrosif autour des spécimens a eu comme effet d'abaisser la durée de vie en fatigue d'un facteur 1x10^3 pour les deux matériaux. L'analyse macroscopique des ruptures a révélé un faciès granuleux et plat pour les échantillons appartenant au matériel coulé-forgé comparativement à d'importantes zone de clivage pour les surfaces du matériel extrudé-forgé. Plusieurs spécimens de fatigue corroboraient la présence d'un mécanisme de propagation par striation avec bandes de cisaillement persistantes. Le facteur additif de corrosion a joué un rôle d'adoucissement des stries de fatigue pour les deux matériaux de forgeage.

En plus de réduire le poids des véhicules et de diminuer la consommation de carburant et les émissions polluantes, les efforts de recherche en cours dans l'industrie automobile ont été axées sur l'amélioration des performances à haute température des composants clés du moteur en particulier en ce qui concerne la préservation des propriétés mécaniques des alliages d'aluminium moulés utilisés dans ces composants à des températures de 200°C à 300°C. L'utilisation de nickel et de zirconium comme éléments d'ajouts pour accroître la résistance à haute température dans ces alliages est basée sur la formation des précipités de A^Ni et A^Zr reconnus pour leur stabilité à des températures élevées, ces particules sont en mesure de mieux supporter le survieillissement à des températures plus élevées que les précipités de A^Cu et Mg2Si normalement présents dans les alliages d'aluminium moulés. L'objectif principal du présent travail de recherche était de déterminer les effets des ajouts mineurs de nickel et de zirconium, ainsi que des dispersoïdes AI2O3 et SiC, sur la résistance à haute température des alliages de fonderie 354. Des expérimentations basées sur l'analyse thermique ont été menées pour acquérir une compréhension des principaux constituants de la microstructure des alliages, tels que les phases intermétalliques et les précipités, ainsi que leur évolution au cours du vieillissement à différentes températures et temps, à savoir 155°C, 170°C, 190°C, 240°C , 300°C et 350°C pendant des périodes allant de 2 à 100 heures. Les propriétés de traction des échantillons tels que coulés et traités thermiquement ont été déterminées à température ambiante et à haute température (190°C, 250°C, 350°C) pour les alliages sélectionnés/conditions basées sur les résultats obtenus des tests à température ambiante. Les échantillons ont été produits dans une moule permanent métallique ASTM-B108. Les résultats des essais de traction ont été examinés en terme des caractéristiques microstructurales des alliages correspondants, afin d'analyser et de comprendre les principaux paramètres impliqués dans le renforcement de l'alliage 354 à des températures élevées. Les résultats montrent que, comme pour l'alliage 319 qui présente des réactions associées à de phases contenant du Cu, l'alliage 354 présente des réactions bien définies à des températures inférieures à 500°C liés aux phases contenant du Cu. Le zirconium réagit seulement avec Ti, Si et Al. Les phases intermétalliques riches en Zr observées dans cette étude se présentent sous deux formes différentes: la phase (Al, Si)2(Zr, Ti) contenant une forte teneur en silicium et ayant la forme d'un bloc, et la phase (Al, Si)3(Zr, Ti) contenant une forte teneur en d'aluminium et ayant la forme d'une aiguille. Il n'y a pas d'empoisonnement observable dans l'affinage de la taille des grains après l'addition de Zr dans les alliages étudiés comme cela a été observé dans les microstructures des échantillons d'analyse thermique obtenues à haute vitesse de refroidissement, pour les alliages contenant du Zr et Ti. Les expériences d'analyse thermique réalisées à la haute vitesse de refroidissement, à savoir 4°C sec-1, ont révélé la présence d'une réaction dans la gamme de température de 667-671°C, qui semble être liée à la précipitation de la phase riche en Zr, qui n'était pas possible d'observer à faible vitesse de refroidissement de 0,35 °C sec-1. L'utilisation des graphiques d'indice de qualité est une méthode jugée satisfaisante pour la présentation des résultats des essais de traction, et pour évaluer les effets des ajouts de Ni, Zr et des micro-particules (AI2O3, SiC) à l'alliage de base, ainsi qu'une évaluation des conditions de traitements thermiques appliqués aux sept alliages de type 354 étudié en relation avec lesdites propriétés. À partir des graphiques d'indice de qualité construits pour ces alliages, l'indice de qualité atteint les valeurs minimales et maximales, 259 MPa et 459 MPa, pour les conditions tel que coulé et mise en solution, ainsi que les limites d'élasticité maximales et minimales observées sont de 345 MPa et de 80 MPa, respectivement, dans toute la série de vieillissement. L'ajout de faible pourcentage de micro-oxydes/carbures (0.5%) à l'alliage 354 n'a pas amélioré les propriétés de traction, mais favorise l'apparition de défauts tels que la ségrégation des micro-particules et la porosité, qui diminue les propriétés de traction. Une diminution des propriétés de traction de 10% par l'ajout de 0,4% de nickel est attribuée à la relation entre le nickel et le cuivre qui interfère avec la formation de précipités A^Cu. La phase aiguille (Al,Si)3(Zr,Ti) est l'élément principal dans les microstructures des échantillons de traction des alliages avec des additions de Zr. La réduction des propriétés mécaniques causée par l'addition de différents éléments est attribuée principalement à l'augmentation du pourcentage des intermétalliques formés lors de la solidification; ces particules agiraient comme des concentrateurs de contraintes diminuant la ductilité des alliages. Les résultats des essais de traction à température ambiante montrent une légère augmentation (10%) dans les alliages avec Zr et Zr/Ni, en particulier à des températures de vieillissement supérieures à 240°C. Le principal effet de l'addition de Zr est une réduction drastique de la taille des grains, de -40%, à comparer à l'alliage de base, plutôt que d'accroître les propriétés mécaniques à température ambiante. L'ajout de Zr et Zr/Ni augmente les propriétés de traction à température élevée, en particulier pour les alliages avec 0,2% Zr et 0,2% Ni, lesquels augmentent de plus de 30% les propriétés en traction à 300°C par rapport à l'alliage de base. En résumé, les meilleures propriétés de traction à haute température apparaissent pour l'alliage contenant 0,2% Zr +% 0.2% Ni à la condition telle que coulée.