Dans ce travail, les effets du champ magnétique sur la cristallographie et la microstructure d'alliages Al lors de la solidification sont systématiquement étudiés. L'étude des phases primaires Al3Fe et Al3Zr indique que l'interface facettée et le maclage influencent leur morphologie. Pour Al3Fe, la faible vitesse de migration des plans parallèles à la direction d'extension conduit à la forme de barre. Le type I de maclage provoque la courbure du cristal. Pour Al3Zr, les vitesses de migration différentes des différents plans conduisent à la forme tabulaire et le maclage composé crée les dentrites. Le maclage est réalisé par cisaillement, remaniement et de fautes d'empilement atomique. Le champ magnétique intense tend à éliminer la ségrégation par gravité d'Al3Fe primaire par la force de viscosité magnétique. Le couple magnétique induit par l'anisotropie magnétique provoque la rotation de l'Al3Fe et Al3Zr primaires et crée une forte orientation préférentielle cristallographique dans la direction du champ. Le champ induit également des bifurcations et des fissures du Al3Fe par la force thermoélectrique magnétique et la différence des coefficients de retrait entre Al3Fe et la matrice. La conjonction de détachement de cristaux, de l'énergie d'aimantation et de la suppression de la diffusion de solutés accroît la nucléation de l'Al3Fe primaire. Au cours de coulée semi-continue, le faible champ magnétique statique transfère les grains équiaxes et colonnaires d'Al-Zn en grains de type « plumeau » maclés, et les grains colonnaires d'Al-Fe en lamelles maclées par la modification des conditions de solidification à l'interface liquide/solide, entraînant la formation de la forte texture cristallographique et des joints de grains de coïncidence (Coincident Site Lattice CSL) de type [sigma]3. Le présent travail contribue à l'enrichissement de la théorie du traitement électromagnétique des matériaux / In this work, the effects of magnetic field on the crystallography and microstructure of al alloys during solidification are systematically studied. Study on the primary Al3Fe and Al3Zr phases indicates that the faceted interface and twinning influence their morphology. For the Al3Fe, the low rate of the planes parallel to the extension direction result in the bar shape. The type I twinning causes the crystal to bend. For the Al3Zr, the different migration rates of the planes lead to the tabular shape and the compound twinning creates the dentrites. Twinning is achieved by shearing, reshuffling and atomic stacking fault. High magnetic field tends to eliminate the gravity segregation of the primary Al3Fe by the magnetic viscosity force. The magnetic torque induced by the magnetic anisotropy rotates the primary Al3Fe and Al3Zr and creates strong preferential crystallographic orientation in the field direction. The field also induces bifurcation and cracking of the Al3Fe through the thermoelectric magnetic force and the shrinkage coefficient difference between the Al3Fe and the matrix. Crystal detachment plus magnetization energy and solute diffusive suppression enhances the nucleation of the primary Al3Fe. During semi-continuous casting, the low DC magnetic field transfers the equiaxed and columnar grains in Al-Zn to twinned feathery ones, and the columnar grains in Al-Fe to twinned lamellas by modifying the solidification condition at the liquid/solid front, resulting in the formation of strong crystallographic texture and CSL [sigma]3 boundaries. The present work contributes to the enrichment of the theory of electromagnetic processing of materials

L'objectif général de cette thèse est l'étude de d'écoulement instationnaire du type coulée de boue dans des canaux naturels. La pluie, source du débit liquide, entraine le ruissellement, responsable du mouillage du sol, de la réduction de sa cohésion et de l'érosion des petites particules de sédiments. A partir de là, le transport de sédiments peut augmenter avec le débit et la pente du sol jusqu'à ce que la concentration en particules atteignent des niveau très importants dans la composition du fluide. Dans une première partie, un banc expérimental a été conçu pour simuler des écoulements ruissellants sur un lit mobile. Un système de mesure a été inventé et implémenté pour mesurer le débit solide instantané et le frottement instantané. Ces systèmes sont utilisés pour étudier l'effet des ondes de surface libre sur le transport de sédiments. Ces données sont employées pour corréler les charactéristiques entr l'écoulement et le transport solide. L'analyse des résultats permet d'observer que pour un écoulement moyen donné, la présence des ondes réduit la quantité moyenne des sédiments transportés. Dans une deuxième partie, la dynamique des écoulements très concentrés est étudiée grâce à un modèle de roll waves de première ordre pour les écoulements laminaires des fluides de type Herschel-Bulkley. Les résultats présentés indiquent que des roll wave sont certainement présentes dans un événement naturel publié et pris comme cas d'étude. Les propriétés des ondes prédites sont estimées avec un écart de 8% par rapport à l'amplitude moyenne mesurée. Finalement, la solution théorique pour le profil de vitesse est modifiée pour prendre en considération l'effet de la porosité. La solution mathématique est comparée à des simulations faites avec FLUENT. Une analyse paramétrique est effectuée, et la comparaison avec le cas d'étude déjà publié est améliorée. En conclusion générale, les phénomènes instationnaires qui peuvent apparaitre lors de l'évolution d'une coulée de boue affectent la dynamique générale du système couplé (écoulement-transport sédimentaire) par rapport au cas permanent et uniforme. Vérifier que ce type de phénomènes peut apparaître lors d'un événement naturel comme les coulées de boue doit être un étape importante d'un projet d'ingénierie, afin de limiter les risques de dommages. / This thesis was motivated by the need to better understand time-dependent features related to mudflow evolution on natural sloped channels. Basically, the research is focused on events that are confined in channels formed due to the topography. The rain, source of the liquid discharge, generates the runoff flow which is responsible for wetting the soil surface, promoting reduction of soil cohesiveness and erosion of small particles such as clay and sand. From this point, the sediment transport can increase as small water flows merge and form greater streams. The scenario keeps its evolution until i reaches high concentration of particles in the fluid mixture. In the first part, to study the non-permanent feature of sediment transport, an open-channel experiment was designed for simulating runoff flow over a mobile bed. A measurement system was designed and constructed to instantaneously inspect the solid discharge of particles and the flow friction at the bed. This apparatus is further used to explore the influence of free-surface waves on the sediment transport. Hydraulic properties of flows are qualitatively and quantitatively studied and data are used to correlate characteristics of flow and sediment transport. A set of experimental runs is presented and explored. Analysis of results shows that for fixed flow conditions, waves induce an overall smaller quantity of transported sediment. In a second part, the dynamics of high concentrated flows is addressed and this thesis attempts to appl a first-order roll-wave model for Herschel-Bulkley laminar fluid flow to a registered natural event. Results presented point out that roll waves could have occurred during this already published case-study event. Simulations could predict wave heights within 8% on uncertainty with respect to the mea amplitude of measured waves. Finally a new theoretical solution for the velocity profile is proposed taking into account the porosity of the bed. Results are then compared with numerical simulation performed in FLUENT. A parametric analysis is employed and the case-study is once again evaluated. A: general conclusion, the non-permanent phenomena that can appear during the evolution of a mudflow event affect the overall dynamics of the coupled system (hydraulic-sediment transport) in comparison to the steady and uniform case. Verifying that such phenomena could appear should indeed be an important part in hydraulic engineering projects, especially when dealing with lives, which is the case of mud flows.

Dans l’industrie aéronautique, le remplacement progressif des alliages d’aluminium par des alliages de magnésium est une des solutions pour alléger les avions et ainsi lutter contre le bruit et la pollution. En effet, avec une densité inférieure d’un tiers à celle de l’aluminium, le magnésium est le plus léger des métaux de structure. Toutefois, sa réactivité chimique importante restreint considérablement son domaine d’application. Malgré de bonnes propriétés mécaniques, un des problèmes des alliages de Mg est leur résistance à la corrosion, mal connue et peu maîtrisée en pratique. Les alliages de magnésium enrichis en aluminium (type AZ91D et AM50) sont actuellement les plus utilisés. Ils sont constitués de deux phases principales : la phase alpha et le précipité Mg17Al12 (phase ß). Ces alliages peuvent être synthétisés de plusieurs façons différentes : les procédés les plus utilisés actuellement sont la coulée sous pression (high pressure die casting) et la coulée gravitaire. La première partie de ce travail est consacrée à l’étude microstructurale et électrochimique des alliages de magnésium enrichis en aluminium et coulés par gravité ou sous pression. L’influence du pourcentage d’aluminium, ainsi que celle de l’état de surface, ont été étudiées. Dans des conditions de coeur, les alliages de magnésium présentent un comportement passif. L’augmentation de la teneur en aluminium permet généralement une meilleure tenue à la corrosion. Cependant, elle est aussi à l’origine du phénomène de piqûration aléatoire, engendré par une accumulation locale de phase ß. Dans des conditions de peau, les alliages coulés sous pression présentent systématiquement un comportement actif et, dans ce cas, l’augmentation de la teneur en aluminium a un effet néfaste sur la tenue à la corrosion, dû à la formation de larges plages de phase ß en surface engendrées par le processus d’élaboration lui-même. Enfin, le procédé d’élaboration par coulée gravitaire induit une forte rugosité qui procure aux alliages une mauvaise tenue à la corrosion dans des conditions de peau. La seconde partie de ce travail est une étude comparative entre les différents traitements de conversion chimique les plus utilisés actuellement sur les alliages de magnésium : les traitements de phosphatation amorphe ou à base de Ce(III) s’avèrent plus performants que celui de chromatation qui est désormais interdit en raison de la toxicité du chrome hexavalent. En revanche, le traitement à base de stannates s’est avéré très décevant. Cette étude s’est inscrite dans le cadre du projet européen IDEA (6ème PCRD) en collaboration avec une douzaine de partenaires européens et israéliens. / In the aeronautical industry, aluminium alloys are progressively replaced by magnesium alloys, so as to lighten planes and consequently decrease noise and pollution. Actually, with a density of one third lower than the one of aluminium, magnesium is the lightest structural metal. However, its high chemical reactivity limits its application field: in spite of good mechanical properties, the main drawback of magnesium alloys is their corrosion resistance, which is insufficiently known. At the moment, magnesium alloys enriched with aluminium (as AZ91D or AM50 ones) are among the most used. They are made of two main phases: alpha-phase and Mg17Al12 compound (ß-phase). These alloys can be synthesized of different ways. High pressure die casting and gravity die casting are among the most used processes. The first part of this work is a microstructural and electrochemical study of magnesium alloys enriched with aluminium and obtained with gravity or high pressure die castings. The aluminium content effect, as well as the surface state, were investigated. In bulk conditions, magnesium alloys show a passive behaviour. The higher the aluminium content is, the better the corrosion resistance is. But, for highest aluminium contents, an uncertain pitting phenomenon can also be induced, due to a local accumulation of ß-phase. In skin conditions, high pressure die casting alloys always show an active behaviour, and the higher the aluminium content is, the worse the corrosion resistance is, because of the formation of big areas of ß-phase near the alloy’s surface and due to the casting process itself. At least, the gravity die casting process induces a strong roughness which strongly decreases the magnesium alloys corrosion resistance in skin conditions. The second part of this work is a comparative study between the different chemical conversion coatings which are among the most used on magnesium alloys: phosphate-based and Ce(III)-based treatments are more corrosion resistant than chromate-based treatment. This last one is now forbidden because of the high toxicity of chromium (VI). In another hand, stannate-based treatment is the less protective one. This study was performed in the framework of the IDEA project (6th PCRD), in collaboration with a dozen of Israeli and European partners.

Les glissements-coulées sont des processus complexes de déstabilisation de versants, car ils se développent suivant deux modes distincts : glissement avec évolution régressive vers l'amont, coulée boueuse et écoulement vers l'aval. Dans les matériaux concernés, une phase argileuse prédomine généralement. La fragilité de la texture doit être notée, ainsi que sa sensibilité aux apports d'eau souvent à l'origine du déclenchement de la rupture.<br />Ce travail s'est appuyé sur les glissements de la Valette et de Poche dans la région de Barcelonnette (Alpes-de-Haute-Provence). Le contexte géologique, hydrogéologique et géomécanique a été étudié considérant plus spécialement le fonctionnement hydrologique et hydrogéologique d'un versant instable.<br />Les études de terrain, prenant appui sur la modélisation, ont permis de définir des scénarios d'évolution et de mettre en évidence les conditions de réactivation de ces pentes instables.

L'utilisation d'alliages de magnésium est d'un intérêt majeur pour l’allègement des structures dans le domaine aéronautique. Leur principal inconvénient est leur forte oxydation rendant leur coulée hasardeuse. Aujourd'hui, l’association de la simulation numérique avec les procédés automatisés d'impression 3D de moule en sable et de coulée Basse-Pression (BP) promet l’amélioration de la robustesse de fabrication tout en limitant les itérations à l’échelle industrielles. Toutefois, ces méthodes récentes souffrent d’un manque de données sur la préparation et la génération des défauts lors du remplissage des alliages comme le RZ5.Dans ce travail, après avoir défini dans quelle mesure les règles métiers actuelles de préparation des alliages Mg-Zr sont adaptées au procédé BP, des essais de coulabilité expérimentaux à l’échelle industrielle ont été développés. L’analyse des données expérimentales et de simulations numériques des écoulements permettent d’établir des modèles analytiques de prédiction du risque inclusions d’oxydes et de malvenue. Ces modèles sont utilisés pour proposer une cartographie du procédé limitant les défauts de remplissage, et pour définir une méthodologie de conception des grappes de coulée spécifique à la BP appliquée sur une pièce industrielle en RZ5. / The use of magnesium alloys has a considerable interest to reduce the mass of components in the aeronautics industry. The main drawback of magnesium alloys is their high oxidization leading to hazardous casting conditions. Nowadays, a renewed interest for magnesium alloys is related to the association of casting simulation software with Low-Pressure Casting (LPC) and sand printing. It should improve process robustness and limit the part design iterations. Nevertheless, these recent process lack of data on melt refining and the castability of magnesium alloy as RZ5 in LPC.This work proposes an experimental analysis of the actual Mg-Zr refining rules to define in what extent they are suitable in LPC process. Experimental castability tests at the industrial scale are then developed and they are compared with fluid flow simulations. They permit to establish analytical models of oxide inclusions and misrun predictions to define a process map limiting these defects. A specific LPC part design methodology is proposed and is applied on an industrial part.

1) Nous évaluons les aspects dynamiques de dégazage et perméabilité dans les magmas au moyen d'expériences haute pression et température sur des roches naturelles. Le dégazage est mesuré par l'influence du taux de décompression sur la croissance des bulles de gaz contenues dans le magma et la perméabilité par l'évolution temporelle de la coalescence de ces bulles. La mise en paramètre de nos résultats dans un modèle numérique de conduit volcanique montre que les modèles précédents basés sur un dégazage en équilibre surestiment significativement l'accélération et le taux de décompression du magma. L'estimation des effets de la perméabilité montre que la transition entre les éruptions effusives et explosives est fortement contrôlée par la vitesse initiale de remontée du magma.<br />2) Nous unifions les deux visions de courants pyroclastiques admises (coulées pyroclastiques hautement concentrées et nuées ardentes diluées et turbulentes) grâce à des lois d'échelle basées sur la physique multiphasée. A partir la dynamique de l'interaction de particules avec un vortex élémentaire, nous considérons le spectre complet des vortex générés dans un écoulement turbulent. Nous démontrons que la présence de particules de tailles différentes force la stratification en densité du courant, puis nous expliquons le mécanisme de ségrégation des courants pyroclastiques en une partie basale concentrés surmontée d'une partie diluée. Comme l'interaction d'un courant avec des reliefs montagneux ou des corps aqueux s'enregistre dans ses dépôts, nous avons étudié les produits de la dernière grande éruption du volcan Okmok (Iles Aléoutiennes, USA). Au-delà de la reconstruction du déroulement de l'éruption, cette étude de terrain a permis de valider les aspects principaux du modèle, comme la superposition d'un courant dense et dilué, leur séparation lors de l'entrée dans l'océan et les caractéristiques des particules qui les constituent.

ce travail a pour but d'étudier le rôle de l'eau sur le phénomène de glissement de terrain. Le Chapitre l concerne l'analyse des différentes forces exercées par l 'eau sur le milieu poreux en présence ou en l'absence d'écoulement d'eau. On donne des idées quantitatives des modifications apportées par l'eau à diff érents facteurs: d'abord l'influence de l'eau sur la géométrie interne et externe du site (effet dynamique d'écoulement), érosion, colmatage ; en suite , le changement de la conductivité hydraulique du sol, qui aboutit aux changements des conditions aux limites hydrauliques du massif. Enfin , on considèrera le rôle de l'eau dans la variation des propriétés mécaniques des sols (cohésion, contrainte intergranulaire, etc.) Dans le Chapitre II, nous essaierons d'analyser les facteurs du bilan hydrologique du cycle d'eau qui sont l'origine de l'eau interstitielle. Ce cycle s 'effectue dans trois milieux particuliers: l'atmosphère, les milieux non saturés, la zone de saturation. Chapitre III : essai de classification selon le mode d'action de l'eau Dan le Chapitre IV, nous montrons différentes utilisations de la méthode géophysique des résistivités électriques pour : l'étude géologique et géotechnique ainsi que la géométrie interne du site. Le Chapitre V consiste d'une manière générale en l' étude du lieu entre l'eau et l a végétation et son influence sur le glissement. Dans la IIIème Partie, nous donnerons des exemples d'application de nos études . Le Chapitre VI est l'étude d'un glissement sur la retenue d 'un barrage là où nous avons effectué une série complète de nos essais Le Chapitre VI I est relatif à l'étude d'une coulée boueuse et l'analyse du mécanisme de ce phénomène lié à l' eau . Le Chapit r e VIII et dernier chapitre montre le rôl e dé terminant de l 'eau sur l es glissements de remblais routiers à la suite de nombreuses observations. On y donne également les mesures à adopter pour leur stabilisation .

Nous avons proposé une modélisation thermomécanique de la coulée continue d'acier en trois dimensions. Notre approche permet d'obtenir la solution thermomécanique stationnaire du procédé, sur toute la machine. Il est alors possible de déduire l'histoire thermique et mécanique du produit en visualisant les cartes de contraintes ou de température. Un des résultats attendus de notre étude concerne les déflections entre les rouleaux qui traduisent le gonflement, à l'origine des ségrégations. Nous avons basé notre étude sur la stratégie globale instationnaire, en adoptant une approche purement lagrangienne. Nous simulons l'apport continuel de matière, grâce à l'introduction d'un outil d'injection situé sur la face supérieure du domaine. La face inférieure du domaine admet la cinématique de l'outil de guidage du procédé. Ainsi, le maillage augmente constamment selon un chemin délimité par les rouleaux. L'évolution du maillage -création de nouveaux noeuds- est gérée de manière locale par une technique de recollement de maillages. D'un point de vue modélisation, nous résolvons les équations instationnaires de conservation de l'énergie, de la matière et de la quantité de mouvement. Le problème mécanique est abordé selon une approche de type milieu monophasé équivalent; nous négligeons les phénomènes de convection naturelle et de macroségrégation, mais les phénomènes de dilatation thermique et de retrait à la solidification sont pris en compte. La zone solide est supposée obéir à un comportement élasto-viscoplastique, dont la rhéologie est donnée par les lois de la littérature. Les zones pâteuse et liquide sont supposées obéir respectivement à un comportement viscoplastique et newtonien. Nous avons validé, avec succès, notre approche sur plusieurs cas et nous l'avons appliqué à deux machine de coulée industrielles.

Des structures prismées sont fréquemment observées dans les coulées de lave comme la Chaussée des Géants (Irlande). Plusieurs théories existent pour expliquer ces formations, dont la plus répandue est celle de la contraction thermique. Or cette théorie permet difficilement de comprendre certaines observations de terrain comme la séparation fréquente des coulées en plusieurs niveaux. Afin de mieux comprendre la structuration au sein des coulées basaltiques, nous avons procédé à une étude pluridisciplinaire basée sur les propriétés magnétiques, les variations structurales et géochimiques de deux coulées prismées du Massif Central (La Palisse, Ardèche et Saint-Arcons-d'Allier, Haute-Loire). Notre approche permet de montrer que les fabriques cristallographiques et magnétiques sont gouvernées par l'écoulement de la lave. L'orientation du plagioclase contrôle la distribution des titanomagnétites à l'origine des fabriques magnétiques. Notre étude montre également que l'utilisation de l'ASM est un outil fiable pour déterminer l'orientation de l'écoulement à condition d'être contrôlée par des mesures de fabriques cristallographiques. Les mesures de la quantité d'eau et les analyses isotopiques (H et O) montrent que l'effet de l'altération météorique est faible et que l'eau contenue dans la roche est essentiellement de l'eau de constitution. De plus, à l'échelle du prisme, des variations de deuxième ordre sont observées comme celle des paramètres d'hystérésis qui indique des tailles de grains de titanomagnétites plus importantes vers le centre. Ces variations au sein du prisme semblent difficilement compatibles avec une structuration des coulées par la simple contraction thermique.

Notre recherche interroge la portée de la nouvelle politique environnementale de la capitale chinoise, dont la mise en oeuvre a été précipitée dans le cadre de l'accueil des Jeux Olympiques.Si la trame urbaine de Pékin était encore il y a peu l'un des derniers héritages des préceptes traditionnels d'aménagement de l'espace chinois entre "montagne et eau" et se référant au "souffle - qi", qui anime toute chose et tout être dans la cosmogonie chinoise et qui est à la base de l'implantation de la ville sur son site, les politiques urbaines menées au cours du XXe siècle ont détruit en grande partie cet héritage.La prise de conscience environnementale amorcée dans les années 90 a généré une nouvelle approche au territoire qui s'est accélérée en 2001 dans l'optique de l'accueil des green Olympic Games en 2008. La reforestation de la capitale chinoise a alors été considérée à toutes les échelles, de celle du pays à celle de la rue.A l'échelle de son territoire périurbain, Pékin s'est dotée de deux ceintures vertes. Pour autant, le gouvernement municipal a choisi la voie de l'originalité en planifiant des "ceintures vertes habitées", à 50%pour la première et à 30% pour la seconde. A l'échelle de sa zone urbaine, la municipalité a mis en place de nouvelles promenades paysagères qui s'étirent le long des routes et des canaux et qui font apparaitre une nouvelle typologie d'espaces publics qui trouve son origine dans la réhabilitation de l'axe historique nord-sud et qui a permis outre la réhabilitation de l'histoire ancienne, celle de la réhabilitation du paysage ancien.Des ceintures vertes aux coulées vertes, la qualité de vie est sans nul doute améliorée à Pékin. Ce souffle vert est-il pour autant porteur d'une nouvelle identité urbaine? Attendons encore pour voir. Pékin 2050.Alors ce souffle vert?