La mine Troilus est une mine à ciel ouvert qui est la propriété de la corporation minière Inmet. Elle se situe à 175 km au nord de Chibougamau dans la portion orientale de la ceinture volcano-sédimentaire archéenne de Frotet-Evans. La stabilité des pentes rocheuses de la mine Troilus est importante pour différentes raisons : le massif est fortement folié, recoupé de failles et de réseaux de joints systématiques. Il y a différents modes de rupture possible, soit : la rupture progressive par zones de fracturation, la rupture circulaire, le glissement sur un plan ou d'un dièdre et le développement de zone d'instabilité en kink pour former des zones de rupture en flambage ou à la limite une rupture par fauchage {toppling). Tous ces types d'instabilité peuvent se produire concurremment dans le cadre de la même fosse à ciel ouvert dépendamment de l'attitude spatiale des différentes structures géologiques, de la nature de la roche et de la compétence de la roche. La conception géomécanique de la fosse, dans ces milieux rocheux, doit donc tenir compte de ces divers modes de rupture et d'instabilité des pentes rocheuses jointées et foliées. Ce projet a comme objectif d'analyser les conditions susceptibles de provoquer le développement des divers modes de rupture dans un massif rocheux fracturé dans le but de développer des critères de conception (design) et des modes de soutènement plus adéquats pour assurer la stabilité des pentes de la fosse. La démarche du projet comporte les étapes suivantes : premièrement, réaliser une compilation et une analyse structurale du gisement; deuxièmement, caractériser les propriétés mécaniques des roches et des discontinuités des murs de la fosse à l'aide des travaux antérieurs; et finalement, simuler par ordinateur les divers modes de rupture susceptibles de se développer. Ces travaux permettront de procéder à un zonage structural de la fosse, c'est-à-dire identifier les zones structurales qui contrôlent la stabilité des gradins et des murs finaux de la fosse. Dans le cadre de ce zonage, les propriétés mécaniques seront établies pour les zones homogènes. Par la suite, l'analyse de la stabilité des murs principaux de la fosse sera évaluée en fonction des modes de rupture mentionnés plus haut à l'aide de méthodes de simulation analytique adaptée aux divers modes de rupture susceptibles de se développer. Cette étude a permis de cerner quatre domaines structuraux distincts, soit : A(2A), A(2B), A(2B,2C) et B. À l'intérieur de chacun de ces domaines trois familles de discontinuités ont été identifiées. La famille verticale, la famille horizontale et la foliation se retrouvent dans chacun de ces domaines. La différence entre les domaines A(2A), A(2B,2C) et A(2B) est le pendage de la famille horizontale. Les qualificatifs entre parenthèses représentent le pendage de la fracture horizontale. Le qualificatif 2A indique un pendage entre 0 et 15°, tandis que 2B indique un pendage de 16 à 25°. Finalement, le terme 2C indique un pendage de 26 à 40°. Pour ce qui est du domaine structural B, il est caractérisé par une fracture ayant une patine d'altération verdâtre et un pendage vers la fosse. Cette famille de discontinuité a été appelée zone problématique. C'est le domaine responsable d'un nouveau design au mur ouest. A l'intérieur de chaque domaine structural les possibilités de rupture ont été identifiées à l'aide d'une étude de stéréogrammes et d'équilibre limite. Ceci a permis de cerner les différentes possibilités de rupture planaire, en coin et fauchage. Dans le cadre de cette analyse de stabilité, un facteur de sécurité de 1,3 a été utilisé comme limite entre la stabilité et l'instabilité. Cette analyse a permis de faire ressortir neuf cas de rupture en coin pour les murs secs et à l'échelle du banc individuel. Six de ces neuf cas correspondent à la zone problématique combinée à un joint vertical. Pour ce qui est de l'échelle inter-rampe, c'est le passage de la zone problématique à l'intérieur du domaine B qui crée les sept cas. La présence d'eau a un effet très important sur la stabilité des pentes. En effet, le nombre de cas de rupture en coin passe de neuf à seize avec l'application d'une pression interstitielle dans les logiciels de modélisation. Des cas de rupture planaire ont aussi été identifiés. À l'échelle du banc individuel et avec des murs secs, il est possible de retrouver onze cas de rupture planaire. Les deux familles de discontinuités les plus importantes qui présentent des ruptures de type planaire sont la foliation et la zone problématique. À l'échelle inter rampe, seulement six cas sont présents. Ils sont caractérisés par le passage de la zone problématique. La présence d'eau joue aussi un rôle important pour les cas de rupture planaire. En effet, la présence d'eau diminue grandement le facteur de sécurité de chacune des possibilités de rupture. Les abaques de Zanbak permettent de dire que les possibilités de fauchage sont limitées au couloir de déformation présent au mur ouest de la fosse 87. Ce couloir de déformation est caractérisé par le passage de grands joints de foliation majeurs et continus. Il se situe à l'intérieur des domaines A(2B) et A(2A). Les abaques de Zanbak ne tiennent pas compte de plusieurs facteurs et ceci laisse présager que les cas de fauchage pourraient être plus étendus.

Dans les pays nordiques comme le Canada, les pluies verglaçantes ont des effets nocifs sur les équipements des réseaux électriques. La réduction de ces effets requiert une recherche en laboratoire tout comme une analyse théorique suivie d'une simulation sur ordinateur. C'est dans cette optique que s'inscrit notre travail de recherche dont le but est de développer un modèle en 3-D de l'accumulation de glace sur un cylindre fixe représentant un conducteur de ligne. Ce modèle tente de prédire la forme de l'accumulation, car cette forme affecte le taux de collection des pluies verglaçantes d'où l'augmentation de la charge gravitationnelle. Elle affecte aussi la charge de vent sur le conducteur en considérant l'angle d'impact des gouttelettes. Le modèle émule l'écoulement du film d'eau non gelée à la surface du conducteur givré. Cette émulation se fait par la méthode du «cheminement aléatoire» qui se traduit par un cheminement aléatoire de particules liquides issues d'une discrétisation du film d'eau non gelée. Durant ce cheminement, les particules liquides gèlent ou quittent la structure par délestage. La probabilité de congélation, le paramètre de délestage et les probabilités de mouvement sont les paramètres du modèle. Les conditions atmosphériques macroscopiques qui commandent l'accumulation de glace sont l'échange de chaleur avec l'air, le taux de précipitation, l'inclinaison du conducteur de ligne, et l'angle d'impact des gouttelettes d'eau en surfusion. Une nouvelle approche, qui prend en compte la flexibilité du conducteur a été développée. L'expression des paramètres du modèle en fonction des variables macroscopiques est l'un des points forts de cette méthode. Cependant, elle possède d'autres avantages, à savoir, simuler des caractéristiques réalistes telles la rugosité de l'accumulation, la formation de glaçons.

Les lignes aériennes de transport d'énergie électrique, parcourent de longues distances et traversent en général des régions très différentes de par leur relief (topographie du terrain, altitude, etc.), leur climat (température, pression, vent, etc.), leur environnement (zones industrielles, régions côtières, etc.). De ce fait, les équipements de transport d'énergie électrique sont exposés à diverses formes et degrés de contraintes. Parmi celles-ci, la pollution et le givrage atmosphérique des isolateurs sont reconnues comme étant les facteurs majeurs à l'origine des défauts enregistrés sur les lignes aériennes. Dans ce contexte, l'amélioration de la connaissance des processus physiques fondamentaux à l'origine de l'initiation de l'arc électrique est nécessaire si l'on veut augmenter la fiabilité du transport d'énergie électrique par voie aérienne dans les régions froides. Ces investigations contribueront à la conception et à la fabrication appropriée d'isolateurs adaptées aux régions froides. Dans le cadre de cette étude, un modèle dynamique auto cohérant en courant alternatif sera présenté et discuté dans le but de simuler et de prédire le comportement de l'arc électrique à la surface d'isolateurs recouverts de glace. Ce modèle considère l'arc comme une impédance variable dans le temps, constituée d'une résistance en série avec une inductance. La résistance de l'arc durant la période de propagation, est déterminée en utilisant l'équation de Mayr. La couche résiduelle de glace non encore franchie par l'arc est remplacée par une résistance équivalente dont la conductivité surfacique est calculée en tenant compte de l'effet de l'eau de fonte. Un organigramme exhaustif a été établi pour modéliser les deux dernières étapes de la propagation de l'arc, à savoir l'établissement d'un arc partiel suivi de sa propagation. Cet organigramme incorpore une tentative d'explication du phénomène de contournement des isolateurs recouverts de glace. Le modèle répond à la variation d'un certain nombre de paramètres principaux, à savoir, la longueur de l'isolateur, la conductivité de l'eau de congélation appliquée, et le diamètre de isolateur. Plusieurs expériences ont été effectuées sur un modèle cylindrique simplifié, ainsi que sur une unité d'isolateur de poste standard, afin de corroborer les résultats de simulation. Plusieurs longueurs d'isolateur et conductivités d'eau de congélation ont été considérées au cours des expériences. Le modèle en question a été comparé aux résultats expérimentaux, et les résultats simulés reflètent d'une façon cohérente les effets de tous les paramètres principaux. Le modèle s'est avéré fiable en prévoyant les variables principales du phénomène de propagation d'arc telles que la tension critique de contournement, le courant d'arc, et la vitesse de propagation dans une certaine marge des paramètres.

La tenue diélectrique des isolateurs extérieurs est influencée par plusieurs facteurs de l'environnement. Dans les régions froides, le givrage atmosphérique est un de ces facteurs. Le dépôt de glace accumulé sur les isolateurs peut réduire leur rigidité diélectrique, causer leur contournement et, en conséquence, les pannes du service électrique. Ce problème a donné naissance à un grand nombre d'études dans plusieurs laboratoires réalisés sous tensions en AC et DC. Cependant, dans les réseaux de transport électriques, sans considérer la tension à la fréquence industrielle, les isolateurs sont soumis aux surtensions transitoires, telles que les surtensions de man?uvre provoquées par l'enclenchement et l'ouverture de lignes et quelques fois par les surtensions de foudre, causées par les décharges d'origine atmosphérique. Jusqu'ici, l'influence des surtensions transitoires dans le phénomène de contournement en conditions de givrage est plutôt méconnue, mais il semble que ces surtensions peuvent agir comme déclencheur dans le processus de contournement. D'ailleurs, au meilleur de notre connaissance, très peu d'études ont été rapportés au sujet de la performance électrique des isolateurs recouverts de glace sous tensions impulsionnelles. L'objectif principal de ce mémoire de maîtrise est d'examiner de façon expérimentale la performance électrique des isolateurs recouverts de glace sous tensions impulsionnelles (chocs de foudre et de man?uvre). En utilisant un isolateur de poste en porcelaine, un dépôt de glace a été accumulé artificiellement (en laboratoire) et la tension de contournement critique (V50) a été déterminée au moyen de la méthode de « montée et descente » décrite dans la norme CEI 60-1. Les résultats obtenus montrent que, sous chocs de foudre, l'influence de la glace dans la tension de contournement d'isolateurs est négligeable. Cependant, sous chocs de man?uvre, la tension V50 des isolateurs recouverts de glace diminue de 21% et de 36% pour les polarités positive et négative respectivement, par rapport à l'isolateur en conditions propres. Aussi, les paramètres de la glace et du milieu environnant qui affectent la tension V50 des isolateurs recouverts de glace sous tensions impulsionnelles ont été examinés dans les deux polarités de tension. Ainsi, pour l'étude de l'influence de la conductivité de l'eau d'accumulation, quatre valeurs ont été considérées: 30, 80, 160 et 250 jj,S/cm (à 20°C). Ces essais ont été réalisés à une température constante de 0°C. Dans le cas de l'étude de l'influence de la géométrie du dépôt de glace (longueur et position des intervalles d'air), 5 longueurs différentes ont été considérées : 0%, 10%, 20%, 30% 40% et 50% de la longueur totale de l'isolateur. À partir des résultats obtenus, l'intervalle d'air de longueur plus critique a été placé à trois positions différentes, soit : à coté de l'électrode haute tension, au milieu des électrodes et à coté de l'électrode de terre, à conductivité d'eau d'accumulation et température ambiante constantes pour tous les tests. D'autre part, l'effet de la température ambiante a été déterminé en considérant quatre valeurs de température : -12, -6, 0 et 5° C. Les résultats obtenus montrent que sous chocs de foudre, l'influence de la glace sur la tension de contournement des isolateurs est négligeable. Cependant, sous chocs de manoeuvre, la tension V50 des isolateurs recouverts de glace est réduite de 21% et de 36% pour les polarités positive et négative respectivement, comparée à celle obtenue pour les isolateurs propres. De plus, une valeur plus grande de la conductivité de l'eau d'accumulation, produit une réduction de la V50 de jusqu'à 42% en polarité positive et de 46% en polarité négative par rapport à V50 obtenue en conditions propres. Encore, la longueur et la position de l'intervalle d'air formé sur le dépôt de glace ont une influence directe sur la tenue diélectrique des isolateurs. Ainsi, le comportement de la tension V50 présente une courbe caractéristique de forme en « U » en fonction de la longueur de l'intervalle d'air. Aussi, la tension V50 est plus critique quand l'intervalle d'air est placé à proximité de l'électrode haute tension. D'autre part, nous avons observé qu'une température ambiante élevée peut avoir une influence plus importante sur les caractéristiques du milieu environnant que sur les caractéristiques de la glace quand le film d'eau sur la surface du dépôt de glace n'est pas important.

L'accumulation de glace sur les équipements des réseaux électriques, incluant câbles, conducteurs et isolateurs, représente l'un des problèmes majeurs rencontrés dans les régions au climat froid. En plus des problèmes mécaniques causés par les effets combinés de la glace et du vent, la glace sur les isolateurs est à l'origine d'une perte de facteur d'isolation, ce qui occasionne parfois des contournements et conséquemment, des pannes d'électricité. Bon nombre d'études en laboratoire se sont penchées sur cette problématique depuis une trentaine d'années, et particulièrement à l'UQAC depuis 25 ans. Ces études se concentrent sur plusieurs aspects du givrage atmosphérique, incluant l'observation de l'accumulation de glace dans des sites naturels, des expériences en laboratoire sur la performance électrique des isolateurs dans des conditions de glace et de neige, ainsi que des études fondamentales du contournement des isolateurs recouverts de glace. Parmi les progrès réalisés à l'UQAC, un modèle mathématique a été développé afin de prédire la tension de contournement des isolateurs recouverts de glace. Toutefois, en raison de la complexité des infrastructures requises, le modèle n'a pu être validé pour des applications d'ingénierie sur de longs isolateurs extra haute tension, recouverts de glace. L'objectif principal de cette recherche, dans le cadre d'études de 2e cycle, est celui d'étudier le phénomène du contournement sur des isolateurs extra haute tension recouverts de glace, afin d'améliorer le modèle mathématique existant, qui permettra de prédire la tension de contournement minimale de tels isolateurs. Cette étude contribuera à une meilleure compréhension du phénomène du contournement des isolateurs extra haute tension, recouverts de glace et le modèle sera un outil indispensable pour la conception d'isolateurs pour usage extérieur dans les régions froides. Trois unités d'isolateurs de poste de forme standard, tels que ceux utilisés dans les postes à 735 kV d'Hydro-Québec, ont été soumis à des tests en laboratoire afin d'en déterminer la performance électrique dans des conditions de givrage. Une série de tests a été effectuée à 2 niveaux différents de conductivité d'eau d'accumulation et 5 distances d'arc, afin de déterminer la relation entre la tension de contournement minimale des isolateurs recouverts de glace et la longueur des isolateurs, jusqu'à pleine échelle. Il a été déterminé que la VWs (tension de tenue maximale) augmente de façon légèrement non linéaire avec l'augmentation de la longueur d'arc. Aussi, la VMF (tension de contournement minimale) pour une distance d'arc de 2 m s'établit à 195 kVrms en régime de fonte et à 190 kVrms en régime de givrage, pour une conductivité d'eau d'accumulation de 30 uS/cm et une épaisseur de glace de of 15 mm, telle que mesurée sur un cylindre témoin en rotation. Ces niveaux de tension sont approximativement 7 % et 9 % plus bas que la tension de service des isolateurs, respectivement. D'après ces résultats et en utilisant un modèle à arcs multiples, un modèle mathématique amélioré a été proposé pour la prédiction de la tension de contournement minimale des isolateurs extra haute tension dans des conditions de givrage. Il y a bonne concordance entre les résultats des expériences en laboratoire et ceux de modèle amélioré. Finalement, en se basant sur l'étude présentée dans ce mémoire, plusieurs recommandations peuvent être faites en vue de recherches connexes à venir.

Avec leurs caractéristiques de basse masse volumique, de bas point de fusion, d'excellente coulabilité et de bonne résistance à la corrosion, les alliages aluminium-silicium (Al-Si) sont intensivement utilisés dans les applications d'automobiles. Les pièces produites à partir de ces alliages s'étendent dans plusieurs utilisations, à savoir, des blocs de moteur, des culasses et des roues. Deux des alliages commerciaux les plus populaires utilisés dans de telles applications sont les alliages de type A3 5 6 et 319, appartenant respectivement aux systèmes Al-Si-Mg et Al-Si-Cu. La qualité et les propriétés des pièces coulées sont déterminées par la qualité de leur microstructure, commandée par de divers paramètres tels que l'espace interdendritique (DAS, contrôlé lui même par le taux de solidification), le degré de modification de silicium eutectique et le degré d'affinage de grain, et la quantité de microporosités, d'intermétalliques et d'inclusions observées dans la microstructure. Parmi ces derniers facteurs, le taux de solidification est le plus important, car il affecte directement ou indirectement presque tous les autres paramètres microstructuraux. La modification de la morphologie du silicium eutectique de la forme aciculaire à une forme fibreuse est habituellement effectuée par l'addition du strontium (Sr) pour améliorer la ductilité de l'alliage. Les intermétalliques qui sont présents généralement en ces alliages sont les intermétalliques du fer B-Al5FeSi et a-Al5(Fe, Mn)3Si2, plaquettes, Mg2Si et, dans le cas des alliages 319, les intermétalliques de cuivre, CuAl2. En raison de leur fragilité, les intermétalliques de fer dont la nature est sous forme de plaquettes peuvent être tout à fait délétères aux propriétés de l'alliage, de même la présence de la porosité, en particulier en termes de qualité extérieure et solidité. Le but du travail actuel est d'étudier les paramètres métallurgiques contrôlant l'évolution microstructurale dans les alliages de type Al-Si-Mg et Al-Si-Cu, à l'aide de la détermination des caractéristiques microstructurales des alliages de type A356 et 319 directionnellement solidifiés en fonction de la teneur du fer, de l'addition du Sr (250 ppm) et de taux de refroidissement. Les teneurs en fer choisies varient de 0.12 (% en poids) à 0.8 (% en poids), et couvrent la gamme des niveaux de Fe trouvée dans les alliages commerciaux. L'utilisation d'un moule d'extrémité froide a fourni différents taux de refroidissement le long de la taille de la même pièce coulée, les valeurs de DAS qui ont changé de ~ 23 à 85 um, correspondant aux niveaux de 5, 10, 30, 50 et 100 mm au-dessus de l'extrémité froide. Les effets de ces variables sur la précipitation de la phase de B-Al5FeSi, les caractéristiques de la structure dendritique a-Al, la modification du silicium eutectique et la formation de porosité ont été examinés en détail. Diverses techniques ont été employées pour la caractérisation microstructurale et l'identification des phases, y compris le microscope électronique optique et de balayage, la microsonde électronique a couplés avec des rayons X d'énergie dispersive (EDX), la spectroscopie de longueur d'onde (WDS), ainsi que l'analyse thermique. Un analyseur d'image a été utilisé en même temps que le microscope optique pour la quantification. Une analyse des résultats obtenus prouve que la quantité de fer présente dans l'alliage affecte la taille des plaquettes de B-Al5FeSi et de leur distribution, en particulier avec un faible taux de refroidissement. L'addition du strontium mène à la fragmentation de ces (3-plaquettes co-eutectiques ou post-eutectiques. Cet effet diminue avec l'augmentation de la concentration en fer, et davantage d'addition de strontium mène à la précipitation des particules de type Al2Si2Sr, au lieu de fragmenter les plaquettes de fer. On observe un minimum de porosité dans les alliages dont le pourcentage en poids de fer est de ~ 0.4 (cas de l'alliage 319) et de ~ 0.4 ou 0.6 (cas de l'alliage 356) dû aux améliorations de la fluidité d'alliage. Avec l'augmentation du contenu de fer au dessus de ces niveaux, la porosité est également augmentée, en raison de l'augmentation de la taille des plaquettes de fer et de l'obstacle accru dans le métal fondu. La porosité observée à n'importe quel niveau donné de fer est la résultante de la concurrence entre ces deux facteurs, c.-à-d., fluidité et taille de B-plaquettes, et dépend de la perméabilité des régions interdendritiques. Bien que les branches de la phase B-Al5FeSi mène à la formation de porosité, ces mêmes plaquettes, d'autre part, limitent également la croissance des pores. En général, le pourcentage de porosité, l'aire maximum et la longueur maximale de pore augmentent avec l'augmentation des longueurs moyennes des plaquettes du B-Al5FeSi dans les alliages 356 et 319. Dans les alliages modifiés par le strontium, la formation de porosité est fréquemment associée aux oxydes de strontium (des particules ou films), aussi bien qu'aux plaquettes de B-Al5FeSi. Ces oxydes (avec une composition stoechiométrique proche de Al2SrO3) sont formés pendant la coulée du métal liquide, et ce est dû à l'affinité élevée de l'oxygène du strontium, et sont difficiles à s'enlever par l'intermédiaire d'un dégazage. La morphologie du pore (ronde ou irrégulière) est déterminée par la forme de l'oxyde, à savoir, particules ou films épais très bien dispersés. Des pores ronds sont également observés entourés par des régions eutectiques d'Al-Si. Les films d'oxyde d'aluminium emprisonnés dans le métal fondu mènent à la formation des pores plus bruts et plus profonds que ceux formés d'oxydes de strontium. Ces pores peuvent également être liés l'un avec l'autre, et sont caractérisés par la présence du métal solidifié emprisonné dans les films d'oxyde d'aluminium, près de la périphérie. La forme de ces pores est commandée par la quantité de gaz emprisonné avec les pores pendant la solidification. Les oxydes d'aluminium et de strontium agissent également en tant que des emplacements ou sites favorables pour la précipitation d'autres microconstituants, comme par exemple, la phase de B-Al5FeSi. Pour des mêmes concentrations en fer et des conditions de taux de refroidissement, les alliages de type 319 montrent des pores de plus grandes tailles que ceux dans les alliages de types 356, et ce est dû à leur plus long temps de solidification. En ce qui concerne la dimension particulaire de silicium, le temps de solidification est aussi important que l'addition de strontium dans les alliages contenant un grand nombre d'éléments d'alliage (à savoir, 319 contre alliage 356). La modification de strontium s'avère plus efficace dans l'alliage 356 que dans l'alliage 319, en raison de la différence dans tout le temps de solidification. L'addition des éléments d'alliage tels que le magnésium et le cuivre aux alliages d'Al-7%Si, comme aussi l'addition du strontium, diminue la température de solidification silicium eutectique. Dans les alliages modifiés par le strontium, la phase dendritique primaire a-Al change de forme, à savoir, des rangées parallèles à une structure equiaxe, avec des longueurs de dendrites primaires plus courtes. Les longueurs des dendrites secondaires sont commandées par le rejet des atomes de corps dissous devant les dendrites croissantes pendant la solidification. Plus la teneur en éléments d'alliage est élevée (cas de l'alliage 319), plus la taille de cellules de dendrite est petite. Le fer Fe aide à modifier les particules eutectiques de silicium dans les alliages non modifiés, en particulier à bas taux de refroidissement. Plus le niveau de fer est élevé, plus les particules de silicium sont fines. Dans les alliages modifiés par le strontium, la présence du fer équilibre l'augmentation de la dimension particulaire de silicium avec l'augmentation de DAS, c.-à-d., diminution du taux de refroidissement, ayant pour résultat plus ou de moins de dimensions particulaires uniformes de silicium, indépendamment de la composition en alliage (c.-à-d., alliage 356 ou 319). Le silicium précipite sur les plaquettes de B-Al5FeSi, que ce soit l'alliage modifié ou pas, ou le niveau de fer soit bas ou élevé. Cependant, l'augmentation de la superficie des plaquettes de B-Al5FeSi fournit plus d'emplacements de nucléation pour les particules de silicium et, par conséquent, une amélioration dans leur dimension particulaire. La surmodification des particules de silicium a lieu quand les précipités excessifs de strontium sous forme d'Al2Si2Sr prennent naissance pendant des réactions co-eutectiques ou post-eutectiques. Ces particules d'Al2Si2Sr sont de forme polygonale et sont incohérentes avec la matrice. La phase d'Al2Si2Sr peut également être précipitée directement dans la fonte quand le niveau de strontium est suffisamment élevé, dans ce cas les particules prennent la forme de short, d'aiguilles fines ou de tiges. La précipitation d'Al2Si2Sr co-eutectique a comme conséquence l'absorption de tout le strontium des régions dans lesquelles cette phase se produit. Ces régions deviennent pauvres en strontium, et toutes les particules de silicium se trouvant dans les bords ou côtés demeurent ainsi non-modifiées. La présence des particules grossières de silicium est donc tin résultat de leur état non modifié, plutôt qu'en raison d'un retour de la morphologie fibreuse à la forme de plaquettes. Le mécanisme de l'effet du fer sur la modification du silicium eutectique dans les alliages traités par le strontium peut être proposé comme suit. Dans les conditions de sous modification, les plaquettes de B-Al5FeSi se précipitent dans un bain de liquide Al-Si-Sr, où le strontium adhère à la surface des plaquettes. Les particules de silicium nucléés sur les plaquettes de P-A^FeSi sont ainsi très fines (1-2 um). Cependant, ailleurs dans la matrice, les particules de silicium demeurent non modifiées (longueur moyenne ~ 9-12 um). Dans les conditions de bonne modification, les particules d'Al2Si2Sr sont non modifiées, et ce est dû à l'épuisement du strontium dans ces secteurs, tandis que celles ailleurs dans la matrice sont bien modifiées. En conclusion, la présente étude a essayé de présenter une compréhension détaillée des processus et des phénomènes réels impliqués dans l'évolution de la microstructure des deux alliages populaires en l'industrie de l'automobile, tenant compte de la gamme des niveaux de fer généralement obtenu dans les alliages commerciaux, et des interactions qui résultent quand de tels alliages sont soumis aux procédures normales de traitement et de solidification du métal liquide suivies dans la production des pièces coulées. On s'attend à ce qu'une telle compréhension fournisse les moyens d'améliorer la commande la microstructure et, par conséquent, la qualité de produits finis obtenus.

Plusieurs types d'alliages d'aluminium de fonderie sont employés pour des applications automobiles principalement pour réduire la masse des véhicules. Parmi ces derniers, les alliages eutectiques sont utilisés pour leur bonne coulabilité. L'alliage utilisé dans cette étude est l'alliage 413.1 auquel différentes additions ont été réalisées. Neuf différentes compositions ont ainsi été étudiées. Il s'agit de l'alliage 413.1 de base et ce même alliage avec différentes additions de strontium (Sr), magnésium (Mg), cuivre (Cu), argent (Ag), lanthane (La), cérium (Ce), zinc (Zn) et nickel (Ni). Les caractéristiques de la microstructure et les propriétés mécaniques des alliages de fonderie dépendent de plusieurs facteurs tels la composition chimique des alliages, la vitesse de solidification et les traitements thermiques. Cette étude permet de formuler des conclusions concernant les modifications de la microstructure et les variations de propriétés mécaniques en traction en fonction de la composition des alliages et des traitements thermiques appliqués. Les différents traitements thermiques qui sont examinés sont les traitements T4 et T6. La mise en solution se fait à 495°C pendant deux temps différents de quatre ou vingt-quatre heures. Quatre types de trempe sont utilisés : un refroidissement à l'air ambiant, une trempe à l'eau chaude (60°C) et deux trempes dans un appareil projetant de l'eau et de l'air sous pression. Les deux températures de l'eau utilisée à l'entrée de cet appareil sont de 12°C et 55°C. Ce type de trempe produit un refroidissement intermédiaire entre le refroidissement à l'air ambiant et la trempe à l'eau chaude. Pour le traitement T6, les vieillissements utilisés sont de cinq heures à trois différentes températures; 155°C, 180°C et 240°C. Une série d'échantillons tels que coulés est aussi analysée. Les propriétés étudiées sont : la morphologie des particules de silicium, la fraction surfacique des phases intermétalliques, la distribution des éléments d'addition dans l'alliage ainsi que les propriétés mécaniques en traction, la limite ultime (LU), la limite élastique (LE) et le pourcentage de déformation à la rupture (%Déf). Les conclusions de cette étude sont que la vitesse de solidification de l'alliage a un effet plus important sur la morphologie des particules de silicium eutectique que la modification au strontium et que l'augmentation du temps de mise en solution augmente les changements produits sur la morphologie. Les phases intermétalliques qui se dissolvent le font après quatre heures de mise en solution. Les phases intermétalliques Q-Al5Cu2Mg8Si6 ainsi que ceux contenant du fer, du nickel ou des métaux terres rares ne se sont pas dissoutes après vingt-quatre heures de mise en solution. Parmi les phases intermétalliques présentes, seul la phase B-Al5FeSi influence la grosseur des particules de silicium eutectique. Ces composés se solidifient en premier et entraînent avec eux une certaine quantité de strontium qui reste à proximité de ces composés pour modifier de façon plus importante les particules de silicium eutectique des alentours. Les autres phases intermétalliques n'affectent pas la morphologie des particules de silicium eutectique. L'addition de strontium et l'addition de strontium et de magnésium améliorent la limite ultime des alliages tels que coulés tandis que l'addition d'argent et de zinc améliore la limite élastique. Après un traitement thermique T4, c'est l'alliage de base avec une addition de strontium et de cuivre qui obtient les valeurs de résistance mécanique en traction les plus élevées. La mise en solution de vingt-quatre heures n'améliore pas la résistance des alliages comparativement à une mise en solution de quatre heures. Pour les traitements thermiques T6, le vieillissement à 155°C est plus approprié pour les alliages ne contenant pas de cuivre et le vieillissement à 180°C fait plus augmenter les propriétés des alliages qui en contiennent. Par contre, la température de vieillissement de 240°C est trop élevée pour être appliqué pendant cinq heures et elle produit un sur vieillissement. Le vieillissement à la température de 180°C diminue considérablement la ductilité des alliages. Plusieurs d'entre eux se rompent dans la partie élastique de la courbe de traction.

L'environnement très bruité, le couplage du haut parleur (HP) avec le microphone, ainsi que le problème de gain du HP dans un contexte de radio mobile en véhicule font l'objet de plusieurs travaux en télécommunications. Des algorithmes pour réduire le bruit et pour annuler l'écho (A.E) ont été proposés dans la littérature scientifique. En général, tous les algorithmes d'annulation d'écho sont basés sur des filtres à coefficients adaptatifs qui fonctionnent assez bien. Cependant, la façon d'adapter les coefficients influence terriblement les performances. Nous proposons ici une technique qui permet de mieux détecter les moments de mises à jour des coefficients des filtres (paramètres). Normalement, ces filtres ne doivent pas être adaptés lorsque le locuteur local parle (locuteurs installés en véhicule). On a généralement recourt à des algorithmes à base d'énergie afin de séparer la voix du locuteur local de celle du correspondant lointain. Nous proposons une technique, qui au lieu de l'énergie, utilise un détecteur de hauteur tonale (D.H.T) et qui est basé sur un modèle auditif (Rouat et al., Speech Comm. Jour., 1997). Ce DHT est introduit en cascade avec le filtre auto-regressif (A.R.) déjà inclus dans le système. Conjointement, le DHT et le filtre A.R. nous ont permis d'annuler le fondamental, les composantes harmoniques et la contribution vocale du locuteur lointain sur le canal microphone.

Le but de ce travail était d'étudier la germination des intermétalliques du fer (Fe) et de la phase cc-Al à partir des alliages liquides dilués Al-Si-Fe, sur le noyau de particules d'inclusions courantes se trouvant dans les alliages d'aluminium commerciaux. Les inclusions furent introduites dans l'alliage fondu en utilisant une technique d'injection de gaz. Des expérimentations systématiques furent mises au point afin d'étudier l'effet (i) de la composition de l'alliage (Fe et Si), (ii) du taux de refroidissement (de 0.2 °C/s à 15 °C/s, similaire à ceux rencontrés dans la plupart des procédés de fonderie des alliages commerciaux), et (iii) du type d'inclusions (où une variété d'inclusions, dont les plus courants des oxydes, carbures et borures, furent utilisées). De plus, une analyse en profondeur du système d'injection de gaz fut aussi entreprise, celle-ci s'avérant utile à la compréhension de l'influence des particules solides et des propriétés du métal liquide sur le procédé d'injection de gaz. Six alliages expérimentaux représentatifs de la partie riche en aluminium du système Al-Si-Fe furent utilisés dans la présente étude. Des expériences d'injection de gaz pour ajouter une variété d'inclusions (a- et Y-AI2O3, MgO, CaO, TiC, SiC, AI4C3 et TÏB2) aux alliages fondus, furent entreprises en utilisant une technique d'injection de gaz qui a permis d'introduire avec succès les différents oxydes, carbures et borures dans les alliages d'aluminium liquide. Les alliages dans lesquels des inclusions furent injectées ont été coulés dans différents moules afin d'obtenir des taux de refroidissement variés. Plusieurs techniques d'examen furent utilisées pour étudier l'effet de la composition de l'alliage, du taux de refroidissement, et du type d'inclusion, sur la structure des alliages. Ces techniques sont l'analyse thermique, l'analyse d'image, la micro-analyse par sonde électronique équipée avec la cartographie, le rayon X par énergie dispersive et le spectromètre des rayons X par longueur d'onde. Les résultats ont montré que la fraction volumique des intermétalliques du Fe obtenue augmente avec les quantités de Fe et Si ajoutées, aussi bien qu'avec la baisse du taux de refroidissement. Un taux de refroidissement faible produit des intermétalliques de dimensions plus grandes, alors qu'un taux de refroidissement élevé résulte en une plus grande densité d'intermétalliques. L'ajout de fer seul est plus efficace que des ajouts de Si ou de Fe+Si à produire des intermétalliques. La composition de l'alliage et le taux de refroidissement contrôlent la stabilité des phases intermétalliques: Les phases binaires Al-Fe prédominent à des taux de refroidissement bas et à un ratio Fe/Si élevé; la phase PAlsFeSi est dominante à un contenu en Si élevé et à un taux de refroidissement bas; les intermétalliques cc-AlFeSi (i.e. a-AlsFe2Si) existent entre ces deux phases; les phases ternaires riches en Si, telles que l'intermétallique 5-Al4FeSi2, sont stabilisées à des taux de refroidissement élevés et à des contenus en Si de 0.9 % et plus en poids. Les calculs des parcours de solidification représentant les ségrégations de Fe et Si dans la partie liquide, basés sur l'équation de Scheil, ne sont pas conformes aux parcours de solidification actuels, en raison du fait que la diffusion du solide n'est pas prise en compte dans l'équation. Les modèles théoriques de Brody et Flemings [1966], et Clyne et Kurz [1981] ne parviennent pas à expliquer l'écart observé avec le comportement de l'équation de Scheil, puisque ces modèles donnent moins de poids à l'effet de la rétro-diffusion du solide. Une section isotherme métastable du diagramme de phase Al-Si-Fe ajustée à 500°C a été proposée (au lieu de celle à l'équilibre), qui prédit correctement les phases intermétalliques formant dans cette partie du système à des taux de refroidissement bas (-0.2 °C/s). En ce qui a trait à la technique d'injection de gaz utilisée, l'effet des particules d'inclusions sur le développement de la microstructure dans les alliages d'aluminium a démontré la signifiance d'utiliser cette technique dans la conduite d'études systématiques de ce type. Le processus de fluidisation des particules solides fut décrit et discuté en détail. Les équations et diagrammes qui mettent certaines limites sur la vélocité et le débit du gaz sont donnés à titre de guides dans la fluidisation contrôlable. De plus, l'analyse théorique du procédé d'injection de gaz, incluant l'énergétique du transfert des particules de gaz à liquide et l'effet des forces cinétiques, fut utilisée afin de dériver une relation théorique faisant état de la vélocité d'injection minimale requise pour le transfert de particules de gaz à liquide. La capacité de la technique d'injection s'avère être très restreinte par la dimension des particules. Des particules très petites (< 1-^m) ou grandes (> 100-um) ne peuvent être introduites dans le métal liquide en utilisant la présente technique d'injection pour plusieurs raisons reliées à la capacité de pourvoir des débits de gaz appropriés pour l'injection et celle d'avoir une fluidisation ne déstabilisant pas le bain de métal. Alors que la discussion donnée dans ce travail est étroitement reliée au présent système d'injection de gaz, les considérations, particulièrement celles reliées à l'effet des propriétés physiques des particules liquides et solides sur le processus de transfert des particules de gaz à liquide, sont assez générales et devraient être applicables à tout procédé d'injection. Les considérations pratiques générales sont: (i) la mouillabilité a une grande influence sur l'incorporation des particules, une faible mouillabilité nécessitant des vélocités d'injection plus grandes, (ii) la densité du liquide a un effet sur l'incorporation des particules dans le bain de métal, l'incorporation des particules solides dans les liquides plus lourds étant plus difficile et requérant des vélocités d'injection plus grandes, et (iii) plus le type de particules est gros et/ou lourd, plus petite est la vélocité d'injection requise. Les expérimentations d'inoculation systématique entreprises pour étudier l'influence d'inclusions diverses sur la germination de la phase a-Al dans les alliages Al-Si-Fe à des taux de refroidissement différents, ont montré que dans les alliages dilués (contenant moins de 1.5% de Si + Fe), presque tous les types d'inclusions ont des pourcentages élevés d'occurrence à l'intérieur de la phase cc-Al, indiquant que la germination est promue sur la surface de telles inclusions. Dans un alliage hypoeutectique Al-Si contenant 6.3% en poids de Si, les particules d'inclusions de MgO, TiB2, TiC, a-AI2O3, et SiC deviennent surtout des agents nucléants inactifs repoussés dans les régions interdendritiques à cause de l'effet empoisonnant dominant du Si. Les résultats présents furent utilisés avec succès afin d'expliquer les différences d'efficacité des affineurs de grain commerciaux dans les alliages Al-Si hypoeutectiques. Le silicium est ségrégé préférentiellement aux interfaces Al liquide/inclusions de façon à réduire leur énergie libre. Une analyse théorique de l'effet empoisonnant du Si a montré que la ségrégation du Si à l'interface liquide/agents nucléants altère le bilan d'énergie interfaciale de manière que l'efficacité catalytique des particules de s est réduite de façon spectaculaire. Une analyse soignée a montré que l'effet empoisonnant du Si dans l'alliage Al-Si hypoeutectique est surmonté lorsque les particules d'agents nucléants ont des caractéristiques de surface actives tel que représenté par les puissances catalytiques élevées des particules de Y-AI2O3, CaO et AI4C3 dans la germination de la phase a-Al de l'alliage. Bien que certaines inclusions aient des niveaux d'occurrence comparables ou supérieurs à ceux du TiB2 dans la phase a-Al, elles ne peuvent pas être utilisées comme agents nucléants efficaces en raison de leur faible mouillabilité avec l'aluminium liquide ou de leur réactivité chimique. La germination des phases intermétalliques contenant du Fe (c'est à dire les phases binaires Al-Fe, a-AlFeSi, B-AlFeSi, 5-AlFeSi et qi-AlFeSi) sur la surface de différentes inclusions dans les six alliages expérimentaux Al-Si-Fe fut étudiée. Il s'est avéré que la germination de chacune des phases intermétalliques contenant du Fe était généralement promue sur la surface de plusieurs inclusions dans les mêmes conditions de composition d'alliage et de taux de refroidissement. Toutefois, certaines inclusions ont exhibé une haute puissance de germination pour les phases intermétalliques particulières contenant du Fe dans certaines conditions et une faible puissance dans d'autres conditions. Les agents nucléants puissants pour la phase primaire a-Al, tel que Y-AI2O3, ont exhibé une faible puissance pour la germination des particules d'intermétalliques contenant du Fe se trouvant à l'intérieur de la phase primaire (particules intragranulaires). Les inclusions réactives telles que CaO et SiC sont des agents nucléants très puissants pour les particules intragranulaires de la phase intermétallique contenant du Fe. La germination des phases intermétalliques contenant du Fe dans les alliages Al-Si-Fe obéit aux caractéristiques générales de la germination, en particulier, l'effet du taux de refroidissement et de la concentration de soluté sur la puissance des particules d'agents nucléants: (i) II a été observé que l'augmentation du taux de refroidissement améliore la germination hétérogène des phases intermétalliques contenant du Fe sur la surface de différentes inclusions, et (ii) la puissance de germination des particules d'inclusions dans la phase a-Al et dans les régions interdendritiques s'améliore avec l'augmentation de la concentration de soluté jusqu'à un certain niveau. Au-dessus de ce niveau, la concentration de soluté empoisonne les sites de germination. La germination des intermétalliques contenant du Fe dans les alliages étudiés ne semble pas être grandement affectée par le type ou la structure cristallographique de la surface nucléante.

L'étude des événements de givrage atmosphérique sur les réseaux de transport de l'énergie électrique constitue une préoccupation importante des habitants des régions de climat froid, telles que la province de Québec. Ceci inclut la compréhension de plusieurs phénomènes complexes en vue de réduire les risques de dommages aux réseaux de transmission existants et à ceux qui seront être implantés dans le futur. Dans cette perspective, il est important de comprendre ces phénomènes par l'analyse des événements de givrage atmosphériques antérieurs et de les modéliser. La présente recherche, effectuée dans le cadre des travaux de la Chaire industrielle NSERC/HYDRO-QUÉBEC/UQAC sur le givrage atmosphérique des équipements des réseaux électriques (CIGELE), avait pour but d'analyser les événements passés tels qu'enregistrés par le réseau de mesure SYGIVRE d'Hydro-Québec, et de créer un modèle de prédiction en temps réel de l'évolution des tempêtes de verglas pour différentes régions du Québec. Les informations météorologiques disponibles dans la base de données SYGIVRE, mesurées à l'aide d'un givromètre amélioré (ice rate meter), couvrent 6 ans, à partir de 1992, ceci pour un total de 28 stations. Une technique par réseaux de neurones a été choisie comme base pour le travail de modélisation. L'analyse exploratoire des événements de verglas contenus dans la base de données SYGIVRE constitue la première étape de l'étude. Cette étude a consisté à extraire de la base de données les tempêtes de verglas, à faire ressortir les caractéristiques de chaque paramètre de la base de données et à rendre les données adaptées au traitement par réseaux de neurones. Quatre groupes de stations ayant un rapport géographique et météorologique sont impliqués dans la prédiction, chacun étant traité séparément. Un premier modèle prédictif basé sur la technique des réseaux de neurones a été conçu en vue d'étudier l'évolution des tempêtes en se basant sur la relation spatiale qui existe entre les stations d'un groupe. La variable à prédire à chaque point pour une station est une variable dichotomique qui prend la valeur 1 s'il y a un événement de givre et 0 sinon. Ce modèle constitue une grande amélioration comparativement à des modèles antérieurs décrits dans la littérature, basés sur la méthode de régression logistique. Afin d'obtenir un modèle plus réaliste, un second modèle a été créé pour prédire en temps réel le poids de la glace accumulée sur la structure. Le modèle utilise les informations binaires avec des variables météorologiques, et la prédiction est ajustée pour évaluer différents temps futurs. Les résultats ont montré que la meilleure performance possible du modèle peut être réalisée en ajoutant au modèle de prédiction les variables de température et du poids de la glace. Toutefois, le modèle détecte encore difficilement les événements de verglas extrême. En conclusion, il est apparu qu'inclure un plus grand nombre d'années d'observations aux deux modèles devrait améliorer la performance de la prédiction, puisque ceci augmenterait la quantité des informations à étudier. Il s'agit d'ailleurs d'une condition essentielle aux prédictions par réseaux de neurones.