L'objectif de ce mémoire est d'analyser les résultats de 16 essais de givrage effectués avec des profils NACA63-415 représentatifs d'une pale d'éolienne chauffés au bord d'attaque à l'aide d'un système électrothermique opéré en mode antigivrage. Trois profils de fibre de verre de 20 cm de corde et de 30 cm de largeur ont été fabriqués, chacun ayant l'élément chauffant isolé différemment. Le premier servant de référence est isolé seulement par 5 mm de fibre de verre. Les deuxième et troisième sont semblables au premier, l'élément chauffant y étant isolé davantage avec 1 mm de polyethylene et 1,2 mm de Téflon. Le quatrième est le profil isolé de polyethylene traité avec une couche de peinture hydrophobe. Le but visé est de réduire via l'utilisation de ces quatre différentes isolations la puissance de chauffage entrant dans le profil et ainsi d'augmenter l'énergie produite par l'eolienne dans des conditions givrantes. Les essais ont comporté deux étapes où les profils fixés à un angle de 6° dans la soufflerie réfrigérée du LIMA sont exposés au vent. La première est effectuée dans l'air sec dont on contrôle la température à l'aide de l'ordinateur jusqu'à ce qu'elle se stabilise aux valeurs cibles de -5 et -15°C. Une fois celles-ci atteintes, on chauffe le bord d'attaque pendant 30 min où la température est maintenue précisément à 41,5°C. La seconde étape est celle où les profils ainsi chauffés sont exposés pendant 20 minutes à un flux de gouttelettes surfondues soufflé à 21 et 33 m/s. Ces conditions sont représentatives de celles observées à la station météorologique de Murdochville (Québec). La chaleur entrant dans les profils est calculé à partir de la résistance thermique de chaque profil et des gradients thermiques mesurés à l'extrados et à l'intrados à deux emplacements. En raison du petit nombre d'essais complétés, un seul essai par condition, et du petit nombre des points de mesures de températures restreints à six, les valeurs des puissances calculées présentent une très grande variabilité; la plus forte de ± 60% dans le cas du profil isolé de Polyethylene; et la plus faible de ± 12% dans le cas de celui isolé avec le Téflon. Pour cette raison la puissance pénétrant dans l'aile a dû être considérées d'une façon globale, soit pour chaque profil à partir de la moyenne des valeurs obtenues à l'intrados et à l'extrados dans les quatre conditions simulées. En dépit de ces limitations, la puissance Pint entrant dans le profil en fibre de verre représente en moyenne 42% de la puissance fournie par l'élément chauffant. Avec les profils isolés avec 1,2 mm de polyethylene et de 1,0 mm de téflon, les puissances Pint y entrant diminuent en moyenne à 33% et 25% de la puissance totale de chauffage. Il est possible d'utiliser ces résultats pour déterminer le niveau d'isolation que doit présenter une pale d'éolienne ou d'hélicoptère, et même une aile d'avion, de façon à répartir efficacement la puissance de chauffage. Quant au recouvrement hydrophobe, il semble rendre le dégagement des parties chauffées plus efficace comparativement au même profil non traité exposé aux mêmes conditions de glace.

Parallèlement à l'augmentation constante des coûts et l'épuisement des énergies fossiles et aux considérations environnementales, les progrès technologiques permettent maintenant de considérer l'énergie éolienne comme une alternative économique et fiable par rapport aux ressources conventionnelles. Le développement et la validation d'outils pour l'étude de sites d'implantation d'éoliennes, ainsi qu'une meilleure compréhension de la variabilité du vent est devenu un domaine de recherche en plein essor. Le vent est un phénomène aléatoire qui a de grandes variabilités autant temporelles que spatiales. Il faut donc caractériser ces variations à l'aide de lois ou modèles et essayer de déterminer l'influence des caractéristiques extérieures. Différentes lois statistiques caractérisant ce phénomène ont été étudiées. On trouve, entre autres, une caractérisation temporelle de variabilité du vent à l'aide de la loi de Weibull qui décrit la distribution statistique des fréquences de vitesses de vent et une caractérisation spatiale à l'aide de la loi de cisaillement vertical qui décrit la variabilité du vent pour différentes hauteurs. Nous avons essayé, à travers cette recherche, de mettre en évidence des corrélations permettant de déterminer les caractéristiques d'un site ne possédant pas de données de vent en le comparant à un site de référence. De plus, à l'aide de ces données et d'une étude de caractérisation topographique du site (hauteur, rugosité,...), un logiciel a été conçu. Celui-ci, fondé sur une étude des spectres de fréquence, permet de générer des vitesses numériques de vent à différentes fréquences, et même à des fréquences plus élevées que celles des données réelles issues du site étudié. Il permet également de générer des vitesses de vent pour un site pour lequel aucune donnée réelle n'est disponible, simplement à l'aide de ses caractéristiques physiques : latitude, hauteur et rugosité. Les données de vent générées pourront alors être utilisées comme entrée pour un banc d'essai éolien de 35kW. Celui-ci a pour principaux objectifs de mieux comprendre et identifier le fonctionnement d'une éolienne face à différents régimes de vent puis de dégager des améliorations en vue d'une meilleure performance des éoliennes en fonction du site sur lequel elles seront installées.

Comme les autres métaux, l'aluminium est rarement utilisé à l'état pur. Différents éléments sont additionnés à l'aluminium afin de modifier ou améliorer les propriétés mécaniques. Ainsi, environ 85 à 90 % des pièces produites avec ce métal sont constituées d'alliages aluminium-silicium. Ces alliages offrent une excellente coulabilité et peuvent être usinés et soudés. En plus du silicium, il y a d'autres éléments qui peuvent être alliés à l'aluminium. Un de ceux-ci est le titane. La présence de cet élément a des conséquences sur la solidification, la microstructure (affinage des grains, etc.) et les propriétés mécaniques. Le but de ce travail est d'étudier l'affinage des grains de l'alliage A356.2 en présence de titane de même que les différents effets de la présence ou de l'augmentation de la concentration de cet élément dans l'alliage. Comme pour la plupart des éléments d'alliage, le titane affine (réduit) la taille des grains. La réduction de la taille des grains est toutefois plus prononcée avec cet élément. En général, la réduction de la taille des grains est inversement proportionnelle à la concentration en titane. À partir d'une certaine concentration, la taille des grains devient minimale. De plus, en présence de titane, il y a formation de plaquettes de Ti(Al,Si)3. Ces plaquettes dissolvent une petite quantité de silicium. De plus, la surchauffe peut changer la morphologie de ces plaquettes. Lorsque la concentration est faible, la surchauffe augmente la taille des grains. Il est possible d'observer par analyse thermique certains phénomènes qui résultent de la présence de titane. Ainsi, l'accroissement de la concentration en titane entraîne une hausse de la température du début de la solidification de l'aluminium. La hausse exacte dépend de la concentration. Le titane affecte aussi d'autres paramètres de la courbe de solidification (AT, etc.).

Les images sont de plus en plus utilisées dans de nombreuses disciplines (télédétection, médecine, etc.) car elles fournissent des informations précieuses sur les scènes ou les objets filmés. En médecine, depuis quelques années, les images sont devenues des éléments indispensables à l'établissement d'un bon diagnostic. Quelquefois, il apparaît qu'une image brute ne fournit pas tous les détails nécessaires à une bonne analyse, elle doit être retouchée de diverses manières : c'est le traitement des images. De nombreux algorithmes ont été mis au point pour effectuer des traitements d'images; certains présentent une complexité algorithmique élevée, ce qui fait que le temps de calcul pour traiter une image peut vite devenir exorbitant (cas des filtres, redimensionnement) dans les architectures monoprocesseurs. Afin d'accélérer le travail des radiologues dans l'analyse des images, nous avons recours au calcul parallèle. Les FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) sont des circuits électroniques parallèles qui permettent aujourd'hui de développer des applications de plus en plus performantes en vitesse d'exécution et gourmandes en ressources matérielles. Dans le cadre de notre travail de recherche, nous mettons en ?uvre, sur FPGA, quelques algorithmes de traitement d'images et nous étudions la faisabilité des traitements en temps réel (idéalement, 20 traitements par seconde ou 1 image toutes les 50 ms). Le langage de programmation que nous utilisons dans notre étude est psC. Nos travaux permettent de tester la puissance de ce langage dans le déploiement d'applications sur FPGA et ils contribuent à son amélioration.

Les alliages d'aluminium-silicium sont de plus en plus utilisés de nos jours dans le domaine automobile. Ils permettent d'alléger le poids des automobiles et diminuer ainsi la consommation d'essence. Nous avons étudié, dans ce projet, trois alliages d'aluminium soit sont le 319, le 356 et le 413. Nous avons fait varier différents paramètres métallurgiques pour chaque alliage. Les paramètres variés sont le dégazage, l'ajout de strontium, l'ajout de T1B2 et la quantité d'hydrogène. Ainsi, 9 conditions ont été créées pour chaque alliage. En plus de varier les paramètres métallurgiques, nous avons également effectué des traitements thermiques sur les alliages. Les échantillons ont tous subi une mise en solution de huit heures à 495°C pour les alliages 319 et 413 et à 540°C pour l'alliage 356. Par la suite, une trempe a été effectuée dans un bac rempli d'eau chaude (60°C). Finalement, on a effectué le vieillissent d'une durée de cinq heures à 155°C, 180°C, 200°C, 220°C et 240°C. Nous avons également gardé des échantillons dits « tel que coulée » qui n'ont pas subi de traitements thermiques. Différents examens ont été faits sur les échantillons pour mesurer leur microstructure et leur macrostructure mais également les propriétés mécaniques. La grosseur des grains, l'espace interdendritique et la morphologie des particules de silicium et des pores ont été mesurés pour évaluer la microstructure et la macrostructure des alliages. Pour les propriétés mécaniques, la dureté et la résistance à l'impact ont été mesurées. Des images ont également été prises pour évaluer le mode de propagation de la fissure (fractographie) pour les échantillons soumis au test de résistance à l'impact. Nous avons pu identifier un nouveau phénomène agissant sur la morphologie des particules de silicium lors de la mise en solution. En temps normal, les particules de silicium aciculaire se fragmentent lors de la mise en solution ce qui diminue la surface totale des particules de silicium. Dans notre cas, il y a bel et bien une fragmentation mais il y a aussi une dissolution des petites particules de silicium qui diffusent vers les particules aciculaires de silicium plus grandes. Comme la cinétique de dissolution/diffusion des particules silicium est supérieure à celle de la fragmentation, il y a une augmentation de la surface moyenne (observé pour 14 échantillons sur 18). Les essais de résistance à l'impact ont permis de trouver que les pores présents dans les échantillons jusqu'à un pourcentage surfacique de 2,59% n'influencent pas la valeur de l'énergie absorbée.

En tant qu'une des familles principales des alliages d'aluminium, les alliages Al-Si offrent une excellente coulabilité, une bonne résistance à la corrosion et des bonnes propriétés physiques et mécaniques. L'alliage A356.2 commercialement populaire, appartenant au système Al-Si-Mg, a d'excellentes caractéristiques de coulée, soudabilité, étanchéité de pression et résistance à la corrosion. L'alliage est généralement soumis à un traitement thermique (traitement T6) pour fournir de diverses combinaisons des propriétés de traction et physiques qui sont attrayantes pour plusieurs d'applications en industrie de l'automobile et de l'aérospatiale telles que des blocs de moteur, des têtes de cylindre et des roues. De tels composants critiques exigent que les pièces coulées présentent des propriétés conformes de résistance et de ductilité dans tout le matériel solidifié. Il est bien connu que la morphologie des particules eutectiques de silicium dans les alliages Al-Si soit un facteur principal qui détermine les propriétés mécaniques de ces alliages. Dans les conditions de tel que coulé, la microstructure d'alliage contient des particules fragiles et aciculaires de silicium sous forme de plaquettes avec des côtés pointus aux extrémités. D'un point de vue mécanique, la présence de telles particules sous forme plaquettes dégradera les propriétés mécaniques parce que des efforts inhérents seront centralisés sur les côtés et les extrémités pointus, ce qui entraîne une rupture rapide. D'autre part, si les particules eutectiques de silicium sont obtenues sous une forme fine et fibreuse (silicium fibreux), une telle morphologie contribue aux meilleures propriétés de traction avec des valeurs légèrement plus élevées de résistance à la traction finale et à des valeurs de ductilité considérablement plus grandes. En plus de la taille et de la forme des particules eutectiques de silicium, la taille de grain et le DAS (espacement de bras de dendrite) sont également importants pour les propriétés de l'alliage. Le DAS est déterminé par le taux de refroidissement. En effet, des taux de refroidissement plus élevés mènent à une taille de grain plus fine et à une plus petite valeur de DAS qui améliorent les propriétés. Tandis qu'un taux de refroidissement élevé peut également produire des particules eutectiques de silicium plus fines, leur morphologie, cependant, demeure la même (c.-à-d. aciculaire). La modification ou le changement de la morphologie de particules de silicium d'une forme aciculaire à une forme fibreuse est habituellement provoquée en ajoutant un modificateur au métal liquide. Pour cet effet, le strontium est généralement utilisé sous forme d'alliage mère d'Al-10%Sr. Le rôle du strontium est d'affecter principalement la nucléation et la croissance de la phase de silicium en développant un habillage efficace d'impureté devant la croissance de silicium présent dans l'alliage solidifié. Par la suite, cet habillage d'impureté produit des particules fines de silicium qui contiennent une forte densité. Les particules fines de silicium peuvent également être produites en utilisant d'autres moyens, par exemple un taux de refroidissement élevé, traitement de mise en solution ou un traitement thermique du liquide. Un taux de refroidissement élevé a comme conséquence un degré élevé de surfusion décalant le point Al-Si eutectique de l'alliage à une plus basse température. Le taux de refroidissement élevé mène à la formation des particules plus fines de silicium comparées à un taux de refroidissement bas. Autres moyens pour obtenir des particules fines de silicium est l'utilisation du traitement thermique du liquide, ou le processus de MTT. Dans ce cas-ci, l'utilisation de basses et de hautes températures pour l'alliage produit une structure fine de silicium. L'effet de modification est réalisé par des noyaux résultant de la dégénération de grands amas d'atomes et quelques solides réfractaires dans la basse température quand l'alliage est chauffé à hautes températures. Dans ce processus aucune addition d'élément n'est exigée. C'est une technique relativement récente qui semble être une alternative prometteuse à la modification au strontium Sr, car elle n'exige aucune addition d'élément, de ce fait ramenant le risque de porosité accrue normalement liée à l'addition du strontium au métal liquide. L'utilisation de la surchauffe du métal liquide s'avère également un moyen pour produire l'amélioration de la structure eutectique de silicium. Dans ce cas-ci, aussi, la température élevée de la fonte aide à la dégénération des amas d'atomes, fournissant plus de noyaux pour la formation de dendrite d?a-Al fournissant un affinage de la microstructure. Dans les alliages d'aluminium traitables thermiquement, les propriétés mécaniques sont augmentées par l'utilisation des traitements thermiques. Ces derniers qui sont appliqués sur les alliages A356 se composent de trois étapes : un traitement thermique de mise en solution (à 540 °C) pendant un temps indiqué, une trempe (dans l'eau chaude), suivie d'un vieillissement artificiel à 155 °C. La partie de traitement de mise en solution du processus affecte directement les particules de silicium et, dépendant d'un temps optimum de traitement, produit des particules sphéroïdisées de silicium. Des temps plus grands de traitement de mise en solution peuvent mener à des particules aciculaires de silicium. Ainsi, n'importe quel facteur qui peut affecter la morphologie des particules eutectiques de silicium aura un effet sur les propriétés mécaniques des alliages Al-Si. Le but du travail actuel est d'étudier de divers moyens d'obtenir une structure eutectique fine de silicium dans l'alliage A356.2 et d'améliorer de ce fait les propriétés mécaniques de celui-ci. Les effets du taux de refroidissement, la modification au Sr, le traitement thermique de mise en solution et le traitement thermique du métal liquide sur les caractéristiques des particules de silicium de l'alliage A356.2 (Al-7%Si-0.4%Mg) ont été étudiés. Les paramètres des particules mesurés étaient la surface moyenne, la longueur moyenne, le rapport de la rondeur et le rapport longueur/largeur en utilisant l'analyse d'image et la microscopie optique. Basé sur les résultats obtenus à partir des caractéristiques microstructurales, des propriétés de traction (la limite ultime, la limite élastique et l'allongement à la rupture) des échantillons choisis ont été examinées au moyen d'une presse INSTRON universelle pour déterminer l'effet de ces facteurs sur les propriétés mécaniques. Les résultats ont prouvé que les alliages qui ont subi une modification au strontium Sr accompagnée d'une surchauffe et qui ont subi le processus de modification MTT fournissent très bien des particules eutectiques fines de silicium, le processus de Sr-MTT donne de meilleurs résultats de modification. La taille et la morphologie des particules eutectiques de silicium sont affectées par le procédé de modification utilisé. Les alliages SrM, SH et SrMTT coulés montrent des particules fibreuses de silicium bien modifiées, tandis que les alliages MTT qui montrent des particules de silicium, bien que raffinées dans une certaine mesure, maintiennent toujours leur morphologie aciculaire. Le taux de refroidissement affecte la dimension particulaire du silicium eutectique puisque un taux de refroidissement plus élevé produit des particules plus fines de silicium. Cependant, dans la marge des taux de refroidissement fournis par les extrémités froides du moule utilisé dans ce travail, le taux de refroidissement n'affecte pas la morphologie des particules de silicium. Pendant le traitement thermique de mise en solution à 540°C, les particules eutectiques de silicium subissent une fragmentation, une sphéroïdisation, et grossissement affectant la morphologie des particules de silicium. Le processus de sphéroïdisation est déterminé par la taille et la morphologie des particules de silicium dans les conditions tels que coulés. Les alliages subissant une modification au Sr, une surchauffe et un processus de SrMTT avec leurs particules de silicium raffinées ont besoin moins de temps de traitement de mise en solution pour le processus de sphéroïdisation que les alliages non modifiés et alliages MTT. Une analyse des essais de traction pour les diverses coulées de l'alliage A356.2 (NM, SRM, MTT SH et SrMTT) dans la condition tel que coulé montre que le taux de refroidissement et le procédé de modification n?ont aucune influence sur la limite élastique. La limite ultime (UTS) peut être améliorée par SrM, SH, et un traitement de SrMTT. Le processus de MTT n'a aucune influence apparente sur l'UTS. Le traitement de SrM et de SrMTT peut considérablement améliorer le pourcentage de l'élongation à la rupture de l'alliage A356. Les processus SH et de MTT montrent aucune amélioration significative dans le pourcentage de l'élongation. Un pourcentage d'allongement plus élevé peut être produit à un taux de refroidissement plus élevé. L'effet du traitement thermique de mise en solution sur les propriétés de traction des diverses coulées de l'alliage A356.2 peut être résumé comme suit. La limite élastique des diverses coulées de l'alliage A356.2 est sensiblement améliorée après le traitement thermique de mise en solution de 8 h dû à la précipitation de Mg2Si. La limite élastique demeure plus ou moins la même avec un accroissement plus ultérieur à un temps de traitement à 80 h. La limite ultime UTS est également considérablement améliorée dans les 8 premières heures du traitement thermique de mise en solution et reste alors au même niveau avec le temps augmentant jusqu'à 80h. L'amélioration est attribuée à la précipitation de Mg2Si, à la dissolution du silicium dans la matrice d'aluminium et au changement de la morphologie de particules de silicium (sphéroïdisation). La ductilité des alliages A356.2 qui ont subi le processus de NM, SH, et MTT peut être améliorée considérablement avec le traitement thermique de mise en solution (par exemple de ~ 6% dans l'alliage non modifié et dans la condition de tel que coulé à ~ 10% après un traitement de mise en solution de 80 heures). Cependant, les alliages qui ont subi le processus SrM et SrMTT ne montrent aucune amélioration remarquable.

L'objectif principal de cette recherche est d'étudier la distribution du potentiel et du champ électrique autour d'un isolateur de poste standard recouvert d'une couche semi-conductrice à fréquence industrielle, en présence de chocs de foudre et de manoeuvre sous des conditions givrantes. Les distributions sont calculées numériquement en utilisant la méthode des éléments finis (FEM), L'influence des épaisseurs et de la conductivité de la couche semi-conductrice, de la couche de glace et du film d'eau a été étudiée afin d'améliorer la performance électrique des isolateurs recouverts de glace. La minceur de la couche semi-conductrice exige un très grand nombre de mailles en raison de la frontière ouverte autour de l'isolateur. Pour réduire le nombre d'éléments, la frontière ouverte est simulée en utilisant une forme de la transformation de Kelvin. Le temps de calcul est comparé à celui avec la frontière artificielle. On observe une économie considérable de temps dans le cas de la transformation de Kelvin appliquée à un isolateur avec couche semi-conductrice recouvert de glace humide. Les résultats de simulation ont été confirmés par des expériences de laboratoire, et on a trouvé que le choc de man?uvre est le facteur limite dans la conception des isolateurs de couche semi-conductrice pour des conditions de glace, contrairement à des conditions propres (sans la présence de glace sur les isolateurs et où le facteur limite est le choc de foudre). La glace humide accumulée sur l'isolateur a très peu d'effet sur la distribution du champ électrique quand cet isolateur est soumis aux chocs de foudre. Toutefois, s'il est soumis aux chocs de man?uvre, la glace accumulée a un effet important sur la distribution du champ électrique et, par conséquent, sur le comportement diélectrique de l'isolateur. Sous chocs de foudre, l'instant du contournement se produit après la crête de l'onde de tension aussi bien pour un isolateur propre que pour un isolateur recouvert de glace humide; sous chocs de man?uvre. Par contre, cet instant se produit avant la crête de l'onde de tension pour un isolateur propre, et après celle-ci pour un isolateur recouvert de glace.

La présente étude a été entreprise pour étudier l'effet des paramètres métallurgiques sur la dureté et des caractérisations microstructurales dans les alliages 356 et 319 tels que coulés et soumis à un traitement thermique. Ceci est dans le but d'ajuster ces paramètres pour avoir une dureté appropriée et une fraction volumique des intermétalliques de fer pour l'usage dans les études concernant l'usinabilité de ces alliages. La gamme de la dureté et les fractions volumiques des intermétalliques de fer utilisées dans cette étude est la plus connue des applications commerciales de ces alliages. Des mesures de dureté ont été effectuées sur des spécimens préparés à partir de des alliages 356 et 319 tels coulés soumis à un traitement thermique, en utilisant différentes combinaisons du raffinage de grain, modification au strontium Sr et en ajoutant des éléments alliés. Des traitements de vieillissement ont été effectués à 155°C, 180°C, 200°C et 220°C pour 4 h, suivis du refroidissement à l'air, aussi bien qu'à 180°C et à 220°C pour 2, 4, 6, et 8 h pour déterminer des conditions dans lesquelles la dureté spécifique atteigne 85 et 115. L'addition du magnésium aux alliages 319 contenant le B- et/ou le a-intermétalliques de fer produit une augmentation remarquable de dureté à toutes les températures de vieillissement en conditions non modifiées et modifiées par le strontium. Des additions du magnésium aux alliages 319 avec différentes conditions de traitement thermique pour des alliages 356 et 319 ont été effectuées pour obtenir des niveaux semblables de la dureté pour les deux alliages. Des conditions de 356 et de 319 modifiés au strontium (200-250 ppm) contenant principalement des intermétalliques a-Fe liées à différents niveaux de la dureté (90, 100 et 110 HB) ont été choisies pour l'étude de forage et de taraudage. L'effet du magnésium et de la fraction volumique des intermétalliques a-Fe sur l'usinabilité des alliages 319 soumis à un traitement thermique a été étudié pour deux niveaux de magnésium (0.1 et 0.28%), et deux niveaux de fraction volumique des intermétalliques a-Fe (2 et 5%), respectivement. Les facteurs les plus importants entrepris dans la présente étude qui déterminent l'état du matériel de travail qui peuvent influencer les résultats de l'usinabilité des alliages 356 et 319 sont: ? Chimie et additions (Cu, Mg et Fraction volumique des intermétalliques de a-Fe) 1. Le rôle des intermétalliques du cuivre en usinant les alliages 356 (sans du cuivre vieilli à 180°C/2h) et 319 (avec du cuivre vieilli à 220°C/2h), tous les deux ont le même niveau de la dureté (100 HB). 2. Rôle de l'addition du magnésium à l'alliage 319 à deux niveaux de contenu de magnésium (0.1 et 0.28%) donne le même traitement de vieillissement (220°C/2h) et deux niveaux différents de dureté (90 et 100 HB), les mêmes alliages subis un traitement différent de vieillissement (180°C/2h et 220°C/2h) donnent le même niveau de la dureté (100 HB). 3. L'effet d'augmenter la fraction volumique des intermétalliques a-Fe aux alliages 319 (2 et 5%) et quand le vieillissement est effectué à 220°C/2h et à 180°C/2h rapportent des duretés de l'ordre (90 HB) et (100 HB) respectivement. ? Taux de refroidissement et vitesse de trempe ? Dureté Les différences dans le comportement d'usinage entre les alliages 356 et 319 sont principalement attribuées à la différence dans la dureté de matrice, la chimie d'alliage, les additions d'éléments et le traitement thermique. La dureté de matrice (salutaire) et les abrasif d'alliage (nuisible) semblent être de vraies issues commandant l'usinabilité d'alliage. Le magnésium et le cuivre renforcent la matrice de l'alliage et par conséquent améliorent l'usinabilité de ce dernier. Le magnésium durcit les alliages 356 et 319, mais n'augmente pas l'abrasif puisqu' en petite quantité, il ne contribue pas à la formation des phases dures d'intermétalliques. En conséquence, les alliages contenant du Mg montrent un nombre plus haut de trous forés et tapés. Un contenu plus élevé de magnésium résulte dans une force de découpage plus élevée au même niveau de la dureté. Ceci peut être expliqué en notant que la fraction volumique des intermétalliques de magnésium ou des précipités plus élevés qui peut être formée dans la matrice d'alliage en conditions des alliages 319 contenant du Mg élevé (0.28%) comparées au bas contenu du Mg (0.1%). Les alliages 319 contenant un niveau bas en Mg (0.1%) présentent une vie supérieure d'outil, et ce deux fois plus que des alliages 356 (0.3% Mg) et une fois et demi que des alliages 319 contenant Mg (0.28%). En comparant un système primaire d'alliage de bâti à l'autre (356 contre 319 ou 319 (0.1 %Mg) contre 319 (0.28%Mg), par exemple), l'usinabilité des alliages 319 est plus haut que celle des alliages 356 et l'usinabilité des alliages 319 contenant un niveau bas en Mg (0.1%) sont plus haut que des alliages 319 contenant Mg (0.28%). Un alliage avec un contenu bas en cuivre comme l'alliage 356 montre une force de découpage plus élevée comparée à celle des alliages 319 au même niveau de la dureté. Ceci peut être expliqué par l'amélioration de la homogénéité de la dureté de matrice d'alliage 319 sur la base de l'effet des intermétalliques du Cu et du Mg combinés, tandis que le durcissement se produit par la précipitation coopérative des particules de phase de Al2Cu et de Mg2Si comparées seulement à la précipitation de Mg2Si dans le cas des alliages 356. La teneur de cuivre des alliages 319 tendrait à durcir l'alliage et par conséquent améliore leur usinabilité. En conséquence, les alliages 319 contenant Mg montrent une meilleure usinabilité comparée avec les alliages 356. La morphologie des intermétalliques de fer peut affecter les résultats de force de découpage quand le vieillissement a été effectué pour deux heures à 180 °C et pas à 220 °C. On l'a observé que la fraction volumique des intermétalliques a-Fe peut affecter la force et le moment de découpage quand le vieillissement a été effectué à 180° C/2h plutôt qu'à 220°C/2h. Pendant le temps de solidification dans la gamme de 25 à 45 secondes, il semble que la force et le moment de découpage sont légèrement influencés par le taux de refroidissement et la vitesse de trempe dans les états T6 et T7. Les traitements thermiques qui augmentent la dureté réduisent (heat build-up (BUE)) sur l'outil de coupe. La dureté affecte l'usinabilité des alliages 319 du fait que l'usinabilité s'améliore avec l'augmentation de dureté. On l'observe que la force et le moment de découpage augmentent avec la dureté tandis que (heat build-up (BUE)) diminue. Dans le tapement, on l'a observé que les outils de l'acier à coupe rapide réagissent considérablement plus avec la sensibilité à la dureté. L'outil (HSS-E) est cassé quand le changement de taper seulement 230 trous dans tels que coulés états (88 HB) aux 230 autres trous dans les conditions T6 (110 HB). On a observé la formation trompeuse des morceaux ou chip sur les conditions des alliages 356 et 319 (Ml et M3). Un critère important d'évaluation pendant le forage et le tapement est la qualité du trou. L'essai (Go-No-Go) est pris comme évaluation caractéristique pour l'exactitude de trou. Le diamètre de référence de (6.5024-6.5278 mm) et (7.02056-7.15518 mm) est employé pour forer et taper respectivement. Tous les résultats des essais (Go-No-Go) sont corrects. On observe des morceaux discontinus pendant l'usinage des alliages 356 et 319. À l'heure actuelle de l'effort critique, les processus durcissants excédent les processus ramollissants et une ligne principale fente se développe qui résulte en cassant le morceau, et de ce fait au développement d'un morceau complètement cassé. Plein, demi de tour et morceaux hélicoïdaux sont produits au début d'une opération de découpage quand l'outil est nouveau (processus de cisaillement). Pendant que l'outil commence usage, le morceau devient graduellement bien déformé, et le cisaillement et la déformation se produisent. Dans la contribution à la connaissance originale, les corrélations expérimentales qui relient les additions d'éléments et le traitement thermique avec la dureté ont été trouvées des résultats expérimentaux. De ces corrélations, on l'a noté que la dureté produite pour des alliages 319 augmente avec le magnésium et les fractions volumiques des intermétalliques de a-Fe et diminue comme la modification par le strontium et les paramètres de traitement de vieillissement (la température de vieillissement et temps de vieillissement). Dans des autres corrélations qui relient les additions d'éléments et le traitement thermique avec la force et le moment de découpage de forage aussi bien que (heat build-up (BUE)), on l'a observé que tous les deux la force et moment de découpage produits pendant de forage augmentent avec le magnésium et les fractions volumiques des intermétalliques de a-Fe et diminuent avec la température de vieillissement. Cependant, (heat build-up (BUE)) produite pendant le forage diminue avec l'augmentation de magnésium et les fractions volumiques des intermétalliques de a-Fe et augmente avec la température de vieillissement.

Les alliages aluminium-silicium (Al-Si) constituent la majorité de moulages en aluminium, ceci est du à la fluidité élevée fournie par la présence d'un volume relativement grand de la phase eutectique du silicium. La demande des pièces coulées en aluminium de plus haute qualité, en particulier dans les industries de l'automobile et de l'aérospatiale, a concentré beaucoup d'attention sur la qualité de l'aluminium fondu. La propreté du métal, une caractéristique importante qui affecte la qualité et la performance du produit final, est déterminée par la quantité des éléments de trace, de gaz, d'oxydes, d'impuretés et d'inclusions actuelles dans le métal liquide. Les inclusions dans les alliages coulés d'aluminium ont été un problème important dans le processus et contrôle de qualité. Le contrôle de la propreté du métal dans les alliages Al-Si fondus exige des moyens de surveiller et réduire au minimum la présence des impuretés, des inclusions et des gaz. Beaucoup de techniques ont été présentées pour mesurer le contenu d'inclusion dans les fontes en aluminium. Parmi elles, la technique de LiMCA (analyseur liquide de propreté en métal) est une technique non destructive qui est capable d'effectuer des mesures in situ des concentrations d'inclusion et de les distinguer selon la dimension particulaire. La présente étude a été entreprise pour étudier les possibilités de la technique de LiMCA pour mesurer différents types d'inclusions en alliages purs commerciaux d'aluminium et d'Al-6%Si, en utilisant deux températures différentes (680 et 750°C). Le but principal de l'étude était d'évaluer la technique dans le cas des alliages de fonderie, où les niveaux d'inclusion sont considérablement plus élevés que ceux trouvés dans les alliages d'aluminium corroyés pour lesquels la technique de LiMCA a été généralement employée jusqu'à maintenant. Les types d'inclusions étudiés qui sont AL2O3, AL4C3, MgO, CaO, TiB2 et TiAl3, représentant des inclusions typiquement trouvées dans les alliages d'aluminium de fonderie. Les additions d'inclusion ont été faites en utilisant la poudre, l'alliage mère, métal pur et de matrice composite de métaux. Dans le cas des inclusions de poudre, les inclusions ont été injectées dans la fonte d'alliage en utilisant une technique d'injection de poudre pour préparer un contenu d'inclusions dans les lingots qui seront plus tard employés pour l'addition d'inclusion aux fontes fraîches d'alliage pour effectuer les essais de LiMCA. Les données de LiMCA ont été obtenues sous forme de parcelles qui ont fourni toute la concentration en nombre et en volume de concentration des inclusions, en fonction du temps et de la dimension particulaire. L'examen microstructural des échantillons solidifiés obtenus à partir du tube de sonde de LiMCA utilisé pour les mesures et à partir des prélèvements de la fonte a été également effectué, en utilisant la microscopie et la microanalyse optique de sonde d'électron (EPMA). Une analyse des données de LiMCA obtenues et des micro structures correspondantes a montré qu'après les procédures semblables d'addition d'inclusion, le nombre maximum des inclusions dans les fontes en aluminium pures commerciales à 750°C que est donné par des inclusions d'A^Os, suivies des inclusions d'Al4C3, alors que les inclusions de CaO montrent les plus basses concentrations. La plupart des inclusions sont détectées dans la gamme de grandeur de 20 à 25 um. Dans le cas des inclusions de MgO, les plus grandes additions du MgO augmentent la distribution d'inclusion dans les gammes plus étendues de dimension particulaire, montrant la tendance des inclusions de MgO à l'accumulé. Les natures semblables des courbes pour des inclusions de MgO obtenues à partir des essais effectués à la température de 680°C indiquent la répétitivité des prélèvements de LiMCA pris du même métal liquide. La comparaison du nombre total et la moyenne des inclusions TiB2 montrent leur tendance de disperser dans la fonte plutôt qu'accumulé. Même avec une plus grande addition des inclusions TIB2 à la fonte, la technique de LiMCA peut correctement détecter l'augmentation correspondante de la concentration dans la gamme de dimension particulaire de 20 à 25 jam. Les concentrations en volume pour les inclusions TiAl3 dans les fontes pures d'Al à 680 °C restent hautes pour toutes les gammes de dimension particulaire, tandis que pour d'autres inclusions, les dimensions particulaires plus élevées montrent de bas volumes. Dans les alliages Al-6%Si coulés à 750 °C, il y a une première période de 15-20 minutes avant que les lectures d'inclusion commencent à être détectées correctement par le LiMCA. Les inclusions AL2O3 et TiB2 montrent les concentrations les plus élevées dans les gammes inférieures de dimension particulaire, où TiB2 montre cette tendance pour presque toute la gamme de dimension particulaire. Les inclusions Al4C3 montrent des concentrations près de celles d'Al2O3, alors que les CaO et les MgO montrent les plus basses concentrations. Les effets de l'agglomération et de la sédimentation de particules sont également reflétés par les caractéristiques de distribution de dimension particulaire. Bien que les inclusions de CaO montrent les plus basses concentrations dues à leur basse mouillabilité, leur présence est encore différenciée par le LiMCA en ce qui concerne les niveaux bas d'inclusion d'alliage (sans aucune addition). Les inclusions CaO, MgO et TiB2 montrent des concentrations en volume élevées. Le LiMCA est sensible à la taille et à la concentration d'inclusion. Sa sensibilité augmente pendant que la température de fonte diminue. Les concentrations plus élevées d'inclusion de LiMCA II à des températures plus basses de 680 °C pour tous les types d'inclusion ont été étudié. Cet effet est le plus prononcé pour des inclusions de la poudre TiB2 et AL4C3. Les types d'inclusion suivants montrent les concentrations les plus élevées : TiB2 (poudre) > MgO + Mg > TiB2 (alliage mère) >Al4C3 (poudre) dans cet ordre. Les inclusions de TiB2 (poudre) et de MgO (métal) sont associées à l'excédent de volumes élevés de toutes les gammes de dimension particulaire, indiquant la présence des inclusions de toutes les tailles dans la fonte et des effets délétères relatifs des inclusions. Les niveaux beaucoup plus élevés d'inclusion de MgO obtenus avec l'addition du métal de magnésium (plus la surchauffe de la fonte) montre que cela l'addition directe du métal est une source bien meilleure de ces inclusions qu'en utilisant la poudre de MgO elle-même (20.000 contre, ppb 5.000). Ceci démontre la sensibilité et la fiabilité de la technique de LiMCA à la présence et la source des inclusions supplémentaires à la fonte. En ce qui concerne des additions d'inclusion en utilisant des alliages mères, les nombres de la concentration de TiB2 sont beaucoup plus hauts que ceux de TiAl3. Cependant, dans les deux cas, la plupart des inclusions sont trouvées dans la gamme de dimension particulaire allant de 20 à 25 um. Du point de vue de fournir des noyaux hétérogènes à la fonte par l'utilisation des alliages mères de raffinage de grain, les mesures de LiMCA prouvent clairement que Al-5%Ti-l%B est beaucoup plus efficace que l'alliage Al-10%Ti. Dans la présente étude, l'évidence microstructurale de l'accumulation d'une vaste quantité d'inclusions de TiB2 comme capturée par le tube de sonde de LiMCA prouve que LiMCA est la seule technique qui peut capturer de tels agglomérés en ligne, sans n'importe quel problème, car d'autres techniques telles que le PoDFA et le Prefil ne peuvent pas mesurer de tels agglomérés TiB2 sans leurs systèmes de filtre obtenant obstrués et interrompant les mesures. C'est une conclusion significative, et démontre un aspect très important de la technique de LiMCA, en particulier en raison du fait que des alliages mères de type d'Al-Ti-B sont régulièrement utilisés pour l'affinage des grains.

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