Thèse de doctorat : Génie des Matériaux : Villeurbanne, INSA : 2002. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p.197-207.

Thèse doctorat : Génie des Matériaux : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 185-190.

Reproduction de : Thèse doctorat : Génie civil : Reims : 2006. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. f. 138-140.

L’objectif de notre étude est de comprendre les mécanismes impliqués dans la variation des qualités sensorielles et technologiques de la viande de porc. Les différentes expérimentations nous ont permis de mettre en évidence le rôle de l’oxydation des protéines dans la variation de qualités des viandes. Les modifications structurales qui ont en découlé participent également à l’élucidation des mécanismes à l’origine de la diminution du pouvoir en rétention d’eau. L’application des traitements thermiques sur la viande accentue les phénomènes oxydatifs dans lesquels la myosine et de l’actine sont des cibles privilégiées, impliquées dans la formation d’agrégats protéiques. Enfin, le rôle du glycogène comme potentialisateur de l’oxydation protéique a été démontré. / We aimed to better understand the mechanisms underlying sensorial and technological meat qualities. The experimental design put into relief the important role of protein oxidation in meat quality. As a consequence of oxidation, structural changes of proteins demonstrated also their implication in water holding capacity. Heating enhanced the oxidative process in which myosin and actin can be considered as favoured protein target. Moreover these proteins are implicated in aggregation /polymerization. Finally, glycogen as a catalyst of protein oxidation was demonstrated.

Les traitements thermiques appliqués au lait de façon courante causent des modifications indésirables. Le but de ce projet était d’acquérir des connaissances sur l’effet du traitement d’électroréduction sur les modifications encourues par le lait lors d’un traitement thermique. L’évaluation des cinétiques de coagulation par la présure a démontré que le temps de prise des gels de lait électroréduit est inférieur à celui des gels de lait dégazé ou témoin, alors que l’indice de fermeté est supérieur. Les analyses physicochimiques démontrent que le lait électroréduit possède la concentration en thiols la plus élevée. L’étude du temps de coagulation par la chaleur montre que la stabilité thermique du lait électroréduit, à pH supérieur à 6,90, est jusqu’à 5 fois supérieure à celle du témoin. De plus, les laits électroréduit et dégazé, chauffés à 140 ºC, ont une concentration en thiols plus élevée que le lait témoin. / Common heat treatments applied to milk cause undesirable modifications. The goal of this project was to gain knowledge on the effect of an electroreductive treatment on heat-induced modifications in milk. The evaluation of rennet coagulation kinetics showed that the lagtime of electroreduced milk is lower than that of degassed or reference milk gel, whereas firmness is higher. Physico-chemical analyses show that electroreduced milk also has a higher thiol concentration. The study of heat coagulation time shows that electroreduced milk thermal stability, with pH higher than 6,90, is up to 5 times higher than that of the control. Moreover, electroreduced and degassed milks, heated at 140 ºC, have a higher thiol concentration than reference milk.

Thèse en cotutelle, doctorat en chimie : Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université de Limoges, Limoges, France / Les verres se distinguent par leur transparence, leur facilité de mise en forme et leur coût de production peu élevé. En particulier, les verres tellurites présentent des propriétés intéressantes notamment leur faible point de fusion (700-900°C), leur indice de réfraction élevé (≈2) pour des matériaux oxydes, leur large transparence optique (jusqu'à 6 µm) et une grande solubilité des ions de terres rares. Les céramiques transparentes présentent des avantages par rapport aux verres, tels que des propriétés mécaniques, thermiques et optiques actives améliorées. Cependant, le processus d'élaboration de ces céramiques nécessite des conditions de frittage coûteuses de poudres sous haute pression et température afin d'éliminer la porosité. La cristallisation complète du verre en céramique transparente est une alternative pour contourner les défis techniques liés aux céramiques obtenues par frittage de poudres. Cette technique consiste à traiter thermiquement un verre afin de le faire cristalliser complètement, méthode à la fois peu coûteuse et facile à mettre en œuvre. Les travaux de cette thèse portent sur l'élaboration et la caractérisation de nouvelles céramiques transparentes, non dopées et dopées par des ions erbium, obtenues à partir de la cristallisation complète de verre dans le système ternaire TeO₂-Ta₂O₅-Bi₂O₃ (TTB). Des échantillons de verre TTB ont été préparés par la méthode conventionnelle de fusion/trempe, et le domaine vitreux correspondant a été identifié. Une étude de cristallisation de la composition vitreuse 80 TeO₂ - 10 Ta₂O₅ - 10 Bi₂O₃ (80 TTB) a révélé des transitions structurales du verre à la stabilisation d'une phase cristalline anti-verre translucide, puis à une céramique cristalline transparente dans le visible et l'infrarouge. Les phases anti-verre et céramique ont été caractérisées par diffraction des rayons X sur poudre, spectroscopie Raman, diffraction des électrons rétrodiffusés et microscopie électronique en transmission. Les propriétés optiques des échantillons transparents non dopés et dopés aux ions Er³⁺ ont également été analysées. Les propriétés optiques de ces céramiques transparentes sont prometteuses, avec une transmission de 74 % dans le visible et l'infrarouge, proche de la transmission théorique. La solubilité maximale de Er₂O₃ dans le verre 80 TTB a été identifiée à 1,25 % mol. L'étude révèle une relation directe entre la concentration d'ions Er³⁺ et la largeur à mi- hauteur (FWHM) des spectres d'émission de luminescence. L'anti-verre dopé à 1 % mol Er₂O₃ présente une large FWHM (131 nm) à 980 nm sous un pompage de 578 mW, suggérant que cette phase possède des caractéristiques spectroscopiques avantageuses et une bonne stabilité thermique. Les sections efficaces d'émission diminuent avec l'augmentation de la teneur en Er₂O₃ et de la puissance, influencées par des effets thermiques et de saturation. Cette étude approfondie met en évidence les transitions structurales du verre à l'anti-verre à la céramique du système TTB ainsi le comportement optique des ions Er³⁺ dans ces matériaux, essentielles pour des applications dans la conception de lasers et d'amplificateurs optiques. Des tests d'inscription par irradiation laser femtoseconde ont également été réalisés sur les verres, anti-verres et céramiques transparentes TTB afin de comparer leurs réactions respectives. / Glasses are characterized by their transparency, ease of shaping, and low production costs. In particular, tellurite glasses exhibit interesting properties such as their low melting point (700-900°C), high refractive index (≈2) for oxide materials, broad optical transparency (up to 6 µm), and high solubility of rare earth ions. Transparent ceramics offer advantages over glasses, such as improved mechanical, thermal, and active optical properties. However, the fabrication process of these ceramics requires expensive powder sintering conditions under high pressure and temperature in order to eliminate porosity. The full crystallization of glass into transparent ceramics is an alternative to overcome the technical challenges associated with ceramics obtained by powder sintering. This technique consists of thermally treating a glass in order to induce full crystallization, which is both cost-effective and easy to implement. This thesis focuses on the development and characterization of new transparent ceramics, both undoped and erbium-doped, obtained from the full crystallization of glass in the ternary system TeO₂-Ta₂O₅-Bi₂O₃ (TTB). TTB glass samples were prepared by the conventional melt/quenching method, and the corresponding vitreous domain was identified. A crystallization analysis of the glass composition 80 TeO₂ - 10 Ta₂O₅ - 10 Bi₂O₃ (80 TTB) revealed structural transitions from glass to the stabilization of an unreported translucent anti-glass crystalline phase, and then to a transparent crystalline ceramic in both the visible and infrared ranges. The anti-glass and ceramic phases were characterized by powder X-ray diffraction, raman spectroscopy, electron back-scatter diffraction and transmission electron microscopy. The optical properties of transparent samples, both undoped and doped with Er³⁺ ions, were also analyzed. The optical properties of these transparent ceramics are promising, with a transmission of 74% in the visible and infrared ranges, close to the theoretical transmission. The maximum solubility of Er₂O₃ in 80 TTB glass was identified at 1.25 % mol. The study reveals a direct relationship between the concentration of Er³⁺ ions and the full width at half maximum (FWHM) of the luminescence spectra. The anti-glass doped with 1 % mol Er₂O₃ exhibits a broad FWHM (131 nm) at 980 nm under 578 mW pumping, suggesting that this phase has advantageous spectroscopic characteristics and good thermal stability. The emission cross-sections decrease with increasing power and Er₂O₃ content, influenced by thermal and saturation effects. This comprehensive study highlights the structural transitions from glass to anti-glass to ceramic in the TTB system and the optical behavior of Er³⁺ ions in these materials, essential for applications in the design of lasers and optical amplifiers. Femtosecond direct laser writing tests were also conducted on the TTB glasses, anti-glasses, and transparent ceramics in order to compare their respective responses.

Les exigences d'allègement des pièces structurales automobiles ont conduit au développement de nouvelles nuances d'aciers aux propriétés mécaniques de plus en plus élevées. Parmi ces nuances dites Très Haute Résistance (THR), les aciers dual phase, avec leur microstructure composite ferritemartensite, offrent un très bon équilibre entre résistance mécanique et formabilité. Cependant, des observations récentes ont montré que l'étape de découpe avait tendance à altérer ces bonnes propriétés. L'objectif de la présente étude est d'améliorer notre connaissance des mécanismes mis en jeu au cours de la découpe afin de pouvoir les prendre en compte pour le développement des futures nuances.<br /><br />Un premier travail d'observation et de caractérisation (MEB, microdureté, essais mécaniques...), a été effectué de manière à mettre en évidence les effets de la découpe à la cisaille sur la microstructure et les propriétés mécaniques des tôles. Ces résultats révèlent l'existence d'une zone affectée par la découpe qui s'étend sur environ 200 μm. Cette zone se caractérise par un écrouissage et une déformation microstructurale importants. Cette déformation conduit localement à la décohésion des phases ferritique et martensitique.<br /><br />La formation de cette zone en cours de découpe a été étudiée à travers deux approches distinctes : d'une part, le développement d'un montage de cisaille instrumentée permettant d'observer l'évolution de la microstructure, et, d'autre part, la simulation numérique du procédé qui donne accès aux grandeurs mécaniques locales dans la tôle. Il apparait que l'endommagement et la rupture de l'acier sont pilotés par la décohésion des interfaces ferrite-martensite, elle-même fortement dépendante de<br />l'état de triaxialité des contraintes.<br /><br />L'étude du comportement des bords découpés, au cours de sollicitations postérieures à la découpe, a permis de confirmer l'amorçage rapide des fissures dans la zone affectée par la découpe et l'impact direct de la taille de cette dernière sur la perte de ductilité des pièces découpées.<br /><br />Enfin, de nombreux traitements thermiques, appliqués à une nuance sélectionnée, ont permis de désigner deux voies distinctes d'amélioration du comportement des nuances dual phase face à la découpe: d'une part la transformation d'une troisième phase lors du recuit, d'autre part le rééquilibrage des propriétés au sein de la microstructure par l'application d'un traitement de revenu.

Les travaux de cette thèse s'insèrent dans le cadre de l'étude de défauts détectés par contrôle ultrason dans des pièces forgées en alliage d'aluminium destinées à l'industrie aéronautique.Cette étude a été menée sur deux pièces produites par Aubert&Duval en alliage d'aluminium 7050 fourni par Constellium. Ces pièces ont été sélectionnées sur base d'une étude statistique de l'occurrence des défauts sur cinq années de production industrielle. L'une présente un taux de rebut important du fait de ces défauts, l'autre un taux de rebut quasiment nul, bien qu'elles soient produites avec le même matériau.L'étude de l'origine des défauts a été construite autour de deux axes de recherche:• Axe thermomécanique : formation des défauts pendant la mise en forme par endommagement ductile à chaud.• Axe matériau : caractérisation des défauts préexistants dans le matériau après son élaboration et non refermés pendant la mise en forme.L'axe thermomécanique est basé sur la simulation numérique des gammes de mise en forme des pièces industrielles à l'aide du logiciel Forge® 2009. Le deuxième axe est articulé autour de la caractérisation de l'état de porosité dans un matériau modèle présentant une teneur en hydrogène élevée induisant un taux de porosité plus important que le matériau sain utilisé industriellement. De petits lopins de ce matériau modèle ont été soumis à une campagne de compression alternée simulant le forgeage industriel. La campagne de compression a été conçue par simulation numérique afin de reproduire les conditions thermomécaniques industrielles. Deux techniques de caractérisation complémentaires ont été mises en œuvre pour suivre l'évolution de la porosité : détection indirecte par contrôle ultrason à haute résolution spatiale et observations directes par microscopie électronique à balayage. Une méthode d'analyse quantitative des signaux ultrasonores a été mise au point pour ce travail.La comparaison par simulation numérique du procédé de matriçage des deux pièces industrielles étudiées a permis d'écarter l'hypothèse de la création des défauts par endommagement ductile à chaud. Lors du matriçage, la matière est soumise à des chargements globalement compressifs, et le risque d'endommagement est par conséquent très faible. De plus, comme observé lors de la caractérisation des défauts industriels, les défauts présentent un fond lisse, similaire au fond lisse observé sur les rares porosités présentes dans le matériau industriel à l'état brut d'élaboration. Le même type de fond lisse caractérise également les porosités présentes dans le matériau modèle. Cette observation favorise l'hypothèse de défauts provenant d'un défaut préexistant dans le matériau initial (en l'occurrence à partir d'une porosité). Cette hypothèse est par ailleurs cohérente avec le comportement des porosités lors de la simulation du forgeage sur petits lopins du matériau modèle.Les résultats de cette étude montrent en effet que les porosités ont tendance à s'aplatir et à se refermer pendant la déformation plastique à chaud, sans forcément cicatriser. Les faciès de rupture d'échantillons soumis à de fortes déformations cumulées et ne donnant plus de réponse ultrasonore significative continuent en effet de présenter de petites plages à fond lisse qui témoignent d'une cicatrisation incomplète. Le traitement thermique semble en outre favoriser la réouverture des porosités non cicatrisées (zones lisses) pendant la déformation et leur élargissement (zones ductiles). / The thesis project aims to study the origin of defects detected in 7XXX aluminium alloy components for aeronautical applications.This work was conducted on two different components (A and B) produced by Aubert&Duval using 7050 aluminium alloy ingots produced by Constellium. The choice of these two components is based on a five year industrial production statistical analysis. Component A has a much higher defect rate compared to component B, even though they are produced from the same ingots.This work was conducted according to two research axis:• Thermo-mechanical axis : defects occurred during the material forming as a result of ductile hot damage• Material axis: defects resulted from a pre-existent defect in the raw material that was not closed during forming.The thermo-mechanical axis is based on numerical simulations of the component's forming processes using the Forge® 2009 software. The material axis is based on the experimental characterization of porosity in a model material with high hydrogen content and thus a higher pore density than the industrial material. Small samples of the model material were experimentally forged using an alternating compression test that was designed and developed from the industrial forging process. Theses samples were characterized to describe pore evolution during hot deformation, by the combination of two characterization techniques: High Resolution Ultrasound Control (HRUS) and Scanning Electron Microscope (SEM) observations on 2D sections and fracture surfaces. An ultrasound signal processing technique was also developed in order to quantitatively compare two different deformation states using ultrasound control.The results of the numerical simulation of A and B component stamping process showed that the detected defects could not occur by ductile hot damage. Indeed, the stamping process is purely compressive and damage risks are thus very low. Moreover, the defect experimental characterization showed the presence of smooth surface areas very similar to the surface aspect of the rare observed porosity in the raw material. The same smooth aspect characterized the porosity observed in the model material. These results lead to the hypothesis that the detected defects could occur from a pre-existent defect (porosity more precisely) in the raw material. This hypothesis is consistent with the pore behaviour during the experimental hot forging of the model material.The hot forging experiment conducted on the model material, showed that pores tend to flatten as plastic strain increases. SEM observations on rupture surfaces from the highest plastic strain showed the presence of small smooth aspect areas. These areas confirm that some pores are not completely healed during deformation even though the correspondent ultrasound signal is very low. During heat treatment, unhealed pores after deformation seem to be reopened (smooth aspect surface areas) and expanded (ductile areas).

L’identification de marqueurs susceptibles de mettre en évidence et quantifier l’altération du bois par différents agents de dégradation peut présenter un grand intérêt dans la mise au point de méthodes de contrôle du matériau. Dans la première partie de ce travail, la caractérisation et le dosage des composés extractibles de deux essences non durables, le hêtre et le chêne soyeux, exposées à différents champignons de pourritures blanches ou brunes préalablement traitées ou non avec du propiconazole a été effectué. L’évolution de la quantité et de la nature des extractibles dépend directement de la présence du biocide et permet de différencier clairement les éprouvettes en fonction du taux de dégradation de ces dernières. C’est le cas notamment de la catéchine présente dans les extraits de hêtre, qui disparaît rapidement lorsque le bois est exposé à un agent de pourriture et qui peut à ce titre constituer un marqueur de l’attaque du bois. Dans la seconde partie de ce travail, l’évolution de la composition chimique du bois traité par pyrolyse douce à 240°C sous azote a été étudiée. Bien que les résultats obtenus confirment en grande partie ceux décrits précédemment dans la littérature, le dosage des différentes fractions du bois (lignine et holocellulose) et l’analyse des monosaccharides constitutifs de la fraction holocellulose du bois ont permis de mettre en évidence un important phénomène de carbonisation rapporté jusqu’à présent pour des températures plus élevées. Ce phénomène confirmé par RMN13C peut être à l’origine de certaines des nouvelles propriétés du matériau. / The identification of markers able to highlight and quantify wood deterioration by different degradation agents can be of great interest in the development of material control methods. In the first part of this work, the characterization and the quantification of the two non durable wood species extractives, beech and silky oak, treated or not with propiconazole and exposed to various white rot or brown rot fungi were carried out. The evolution of the quantity and the nature of extractives depend directly on the presence of biocide and allowed to clearly differentiate degraded and non-degraded samples. This is particularly true in the case of catechin identified in the extracts of beech, which is rapidly degraded by rotting fungi constituting therefore a valuable marker of wood degradation. In the second part of this work, the evolution of the chemical composition of wood treated by mild pyrolysis at 240°C under nitrogen was investigated. Although the results mainly confirm those described previously in the literature, isolation of lignin and holocellulose fractions and analysis of monosaccharides constitutive of holocellulose fraction highlighted an important carbonization of wood reported up to now for higher temperatures. This phenomenon is confirmed by 13C NMR and could be at the origin of some of the new properties of the material.

Ce travail porte sur l'étude des potentiels du procédé de gazéification thermique (conversion en gaz combustible de la matière organique et du carbone fixe) pour associer traitement et valorisation (matière et énergie) durable des boues de station d'épuration. De ce procédé, il émane des rejets polluants (conséquences de la composition des boues, notamment des teneurs en métaux et azote). Dans un premier temps, la distribution des métaux entre les phases (solide et gaz) est examinée, en fonction des conditions opératoires du procédé. La localisation (phases porteuses), la spéciation et la mobilité des métaux retenus dans le solide obtenu sont aussi étudiées, afin de déterminer les risques environnementaux qu'il entraîne. Le suivi de la production de composés azotés et soufrés montre ensuite que température et atmosphère sont les paramètres opératoires clé. Grâce à cela, un procédé bi-étagé en température, avec un premier étage de dépollution et un deuxième étage de production de gaz combustibles est proposé. Enfin, la base d'un modèle théorique portant sur l'hydrodynamique et la cinétique dans un réacteur de gazéification à lit fluidisé est proposée. / This work focuses on the potential of thermal gasification process (organic matter and fixed carbon conversion to combustible gases) to combine sustainable sewage sludge treatment and valorization (matter and energy). Some pollutants are produced by this process (as a consequence of the sewage sludge composition, mainly metal and nitrogen's content). Firstly, the influence of operating conditions on metal's distribution among the phases (solid and gas) is investigated. The localization (bearing phases), speciation and mobility of metals retained in the produced solid are also analyzed, aiming to determine the environmental risks which they involve. Next, produced nitrogen and sulfur compounds are followed, showing that temperature and treatment atmosphere are the main parameters. Those findings allowed us to propose à two-thermal-stage process, the first stage aiming to get rid of pollutants in the solid and the second one aiming to produce combustible gases. Finally, a theoretical model basis concerning hydrodynamics and kinetics in a fluidized bed is proposed.