Les exigences du secteur aéronautique incitent les constructeurs à intégrer une part croissante d'alliages de titane Ti6Al4V et de composites à fibres de carbone maintenues dans résine époxyde pour alléger les pièces de structures tout en conservant d'excellentes propriétés mécaniques. Ces matériaux sont empilés et percés en une seule opération au moment de l'assemblage des appareils. Les verrous technologiques et scientifiques sont complexes dès lors que l'opération de perçage a été réalisée à sec. Dans la partie titane, un bilan thermique complet de la zone de coupe est établi pour limiter la production de chaleur et éviter la diffusion vers la partie composite. Il est montré qu'un phénomène de retreint de la surface du trou sur le foret est responsable d'environ 50% de la consommation énergétique de l'opération. Les mécanismes de retour élastique et de retreint thermique ont pu être mis en évidence par démarche expérimentale et numérique. Une étude tribologique est menée dans les zones de contact pièce/outil et copeau/outil pour quantifier et modéliser les contributions mécaniques (coefficient de frottement) et thermiques (coefficient de partage de la chaleur) aux interfaces. Ces données seront utilisées pour la simulation des effets thermomécaniques induits sur la pièce et le foret. Dans la partie composite, une étude expérimentale macroscopique est menée en premier lieu pour enrichir les connaissances dans ces matériaux caractérisés par des comportements très hétérogènes. Puis une analyse de la coupe des fibres à l'échelle mésoscopique est proposée pour identifier les mécanismes à l'origine du refus de coupe et du délaminage. A l'issue de ces études un outil bi-compétence a pu être mis au point. L'optimisation de la géométrie des listels, l'apport d'un revêtement diamant CVD anti-abrasion et le choix de conditions de coupe adaptées à chacun des matériaux, garantissent le respect de la qualité et des contraintes environnementales de l'usinage à sec.

<p dir="ltr">To decrease the use of fossil fuels that generate greenhouse gases, there has been a push to find alternative processes for electricity generation. An attractive renewable alternative is to use solar-thermal energy for grid level electricity production. One method used to generate electricity from the conversion of solar-thermal energy is concentrated solar power (CSP) via the power tower paradigm, which involves an array of mirrors that concentrate sunlight to a spot on a tower. The light heats up a heat transfer fluid which later transfers the thermal energy to a working fluid that expands so as to spin a turbine to generate electricity. Current CSP plants have a peak operation temperature of 550℃, but improvements to the heat exchanger are integral to increasing the peak operation temperature of such plants to a 750℃ target. Ceramic/metal composites (cermets) have been proposed for use as heat exchangers in these CSP plants due to the creep resistance of the ceramic component and toughness of the metal component. One potential material that has an attractive combination of properties for this application is the alumina/chromium (Al2O3/Cr) cermet, given the rigidity and creep resistance of the Al2O3 component and the high-temperature toughness of the Cr phase. Compared to other oxidation-resistant oxide/metal cermets, the Al2O3 and Cr components of this cermet have a relatively close average linear thermal expansion match from 25℃ to 750℃, which is advantageous due to the thermal gradients and thermal cycling of the heat exchanger during operation.</p><p dir="ltr">In this dissertation, the Al2O3/Cr cermet was produced via reaction forming (RF) or reactive melt infiltration (RMI). The RF method involves the reaction of Cr2O3 and Al constituent powder mixtures at high temperature and modest pressures to obtain dense Al2O3/Cr plates. The RMI method involves immersing a shaped porous Cr2O3 preform into an Al or Al-Cr alloy bath to infiltrate and react to form Al2O3/Al-Cr plates. For both methods, the plate microstructure was analyzed for the various reaction conditions. The adiabatic temperature increase for the reaction between Cr2O3 and Al liquid or Al-Cr liquid alloys was calculated. Thermal properties (linear coefficient of thermal expansion, heat capacity, thermal diffusivity, thermal conductivity) and mechanical properties for the RF Al2O3/Cr plates were also measured. Lastly, the reaction kinetics between dense, polycrystalline Cr2O3 and a liquid Al-35at% Cr alloy were experimentally determined at various temperatures and compared to models based on different rate-limiting steps.</p>