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Pour rendre les véhicules électriques plus attractifs, les recherches actuelles se portent sur l'augmentation de l'autonomie de la batterie. Deux méthodes existent pour le réaliser : travailler sur les technologies de batterie ou alléger le véhicule. Une voie classique d'allègement est de remplacer les matériaux des pièces existantes par d'autres matériaux plus légers. Dans le cas des alliages d'aluminium, les matériaux de remplacement possibles sont les polymères ou les alliages de magnésium. Dans cette étude, l'alliage de magnésium commercial AZ91 a été modifié par ajout d'éléments d'alliages supplémentaires. Des échantillons d'alliages modifiés coulés sable ont été étudiés pour en comparer la microstructure et les comportements mécaniques et face à la corrosion. Des observations de coupes métallographiques avec analyse quantitative d'image ont été couplées avec de la microanalyse X , de la diffraction des rayons X et avec de l'analyse thermique , pour analyser les changements de microstructure et de séquence de précipitation dues aux ajouts. La réponse aux traitements thermiques a aussi été quantifiée. Des essais mécaniques ont été réalisés pour classer les différents alliages de magnésium selon leurs performances. Enfin, l'AZ91D est connu pour son bon comportement en corrosion par rapport aux autres alliages de magnésium. L'influence des ajouts d'éléments sur la performance en corrosion a également été étudiée par des méthodes conventionnelles d'électrochimie et par des essais industriels. / To make electric vehicles more attractive, researches to increase the autonomy of electric vehicles are underway on the battery technology and on the lightening of many vehicle parts. For the second approach, one way is to replace aluminum by magnesium without loosing mechanical and corrosion resistance performance. The AZ91 commercial alloy was modified with additional elements to meet the mechanical requirements for the power electronic casings. Sand casting samples were studied for the comparison of microstructure and properties. First, metallographic observations were performed with an optical microscope and a SEM combined with microanalysis (epma) coupled with quantitative image analysis, then the solidification sequence was analysed using thermal analysis in order to identify the changes in microstructure when alloying. Combined with DTA, X-ray diffraction and micro probe analysis, these techniques are useful to understand the solidification sequence of the complex alloys and their response to heat treatments. Tensile and hardness tests were then performed in order to quantify the mechanical strength of the different samples. Fractographic observations were also done to characterize the rupture of the specimens. AZ91D is known for its good corrosion resistance. Corrosion behaviour of modified alloys was assessed by electrochemical and non-electrochemical methods.

Dans le domaine de l’isolation thermique du bâtiment, les évolutions réglementaires (RT2012)et normatives (NF BPE : Béton à Propriétés Thermiques, septembre 2016) incitent à évoluer vers des bétons isolants et structurels (BIS). La maîtrise de leur conductivité thermique est primordiale. Il est possible, en plus de faire appel à un squelette granulaire léger, de jouer sur la nature de la pâte en utilisant des inclusions qui apporteraient un pouvoir isolant supplémentaire : les cénosphères. Dans un contexte de facilité de mise en oeuvre, à ces propriétés est rajouté le critère auto plaçant des bétons. On parle alors de Bétons Isolants Structurels Autoplaçants (BISAP). La maitrise et la validation de ces nouvelles formules dans le respect d’une approche prescriptive a nécessité la caractérisation des matériaux à différentes échelles (de l’inclusion à l’échelle de l’ouvrage) en développant des approches expérimentales et numériques. Leur comportement à l’état frais et à l’état durci a été analysé. Les conductivités thermiques mesurées placent ces nouveaux bétons dans la catégorie Bétons Isolants Structurels au sens du nouveau référentiel. Le modèle numérique développé permet d’approcher correctement les valeurs expérimentales. D’autre part, la sensibilité des BISAP incorporant des cénosphères à plusieurs indicateurs de durabilité (porosité accessible à l’eau, perméabilité,carbonatation et retrait) a également été étudiée. L’influence des microsphères est plus ou moins notable en fonction du mécanisme abordé. / In the field of building thermal insulation, regulatory (RT2012) and standards (NF BPE: Béton à Propriétés Thermiques, September 2016) evolutions are encouraging the use of insulating structural concrete (BIS). The control of their thermal conductivity is essential. It is possible, in addition to using lightweight aggregates, to modify the composition of the cement paste by using hollow inclusions (fly ash cenospheres) to bring an additional thermal insulating potential. In a context of improved workability, to these properties is added the criterion of self-compacting concrete. The validation of these new formulas required the characterization of materials at different scales (from inclusion scale to building scale) by implementing experimental and numerical approaches. Their properties at fresh and hardened state were analyzed. The measured thermal conductivities place these new concretes in the Category of Structural Insulating Concrete in the sense of the new standard. The developed numerical model allowed approaching the experimental measurements correctly. The effect of cenospheres’ incorporation into cement paste on several durability indicators was also characterized.

Cette thèse définit un modèle d'exécution de programmes parallèles basés sur l'appel de procédures exécutées à distance par des processus légers. L'équivalence de deux exécutions dans le modèle procédural parallèle sert de guide pour la construction d'un mécanisme de réexécution déterministe pour le noyau exécutif Athapascan-0a. Le modèle étudié n'est pas spécifique à Athapascan et peut s'appliquer à d'autres environnements de programmation. Les modèles concernés utilisent des ressources partagées actives. Dans cette famille de modèles se trouvent, entre autres, les modèles d'appels de procédures à distance, les modèles Clients-Serveurs et les modèles à objets actifs. Le modèle exploite des événements abstraits composés d'événements de plus bas niveau. Le nombre d'événements enregistrés est ainsi réduit sans surcoût de calcul lié à cette réduction. Le mécanisme de réexécution déterministe réalisé pour Athapascan-0a est validé expérimentalement. Une méthodologie de mesures systématiques est appliquée pour mesurer le surcoût en temps dû à l'enregistrement des traces nécessaires à la réexécution. Les mesures des temps d'exécution s'effectuent pour des programmes parallèles synthétiques générés à partir de modèles d'algorithmes. Les surcoûts mesurés montrent une faible intrusion du mécanisme d'enregistrement des traces.

De nombreuses méthodes de calcul numérique parallèle sont développées pour utiliser les super-ordinateurs d'aujourd'hui, mais ces méthodes utilisent rarement les mécanismes de régulation et perdent en efficacité sur des problèmes non structurés. En particulier, la simulation numérique, par dynamique moléculaire (DM), du mouvement des atomes des protéines dans les structures biologiques est un de ces problèmes irréguliers qui demande beaucoup de puissance de calcul. Cette thèse, à travers la réalisation d'un programme parallèle de DM opérationnel pour l'étude des protéines, s'intéresse à montrer l'apport des processus légers pour la parallélisation de ce type d'application. Ce travail s'inscrit dans le projet INRIA-IMAG APACHE de réalisation du support d'exécution ATHAPASCAN pour les applications parallèles irrégulières et en collaboration avec le laboratoire BMC du CEA-Grenoble. Après une introduction sur la parallélisation d'applications, nous présentons les concepts de base de la parallélisation par des processus légers et des échanges de messages. La deuxième partie du document propose une synthèse des éléments du modèle de DM pour l'étude des protéines et présente la méthode du rayon de coupure pour l'approximation des forces. Dans la suite nous proposons une parallélisation de cette méthode du rayon de coupure par décomposition du domaine de simulation. Nous étudions plusieurs stratégies de placement des calculs afin de trouver le meilleur compromis entre l'équilibre de charge et la minimisation des communications. Puis nous montrons comment la multiprogrammation permet de recouvrir les communications par des calculs. Enfin nous terminons en proposant un mécanisme d'équilibre dynamique de la charge de calcul. De nombreuses mesures sur le IBM-SP1 et le CRAY-T3E sont présentées et montrent l'extensibilité de nos algorithmes parallèles.

Cette thèse s'est déroulée au sein du projet APACHE (CNRS-INPG-INRIA-UJF) dont l'objectif est l'étude de l'ensemble des aspects liés à la mise en oeuvre efficace et portable d'applications irrégulières et dont les études sont concrétisées par l'environnement Athapascan. Dans l'environnement Athapascan le «débogage pour les performances» est basé sur le traçage logiciel des exécutions des applications parallèles suivi de l'analyse des traces et de la visualisation des exécutions tracées. L'objectif de la thèse était de fournir aux programmeurs un outil de visualisation les aidant à identifier les "erreurs de performances" de leurs programmes en leur donnant une représentation aussi claire que possible de l'exécution de ces programmes. La principale contribution de la thèse est la conception et la réalisation d'un outil appelé Pajé combinant les trois propriétés essentielles d'interactivité, d'extensibilité et d'aptitude au passage à l'échelle. L'extensibilité permet de prendre en compte l'absence de stabilisation des modèles de programmation parallèles et d'offrir la possibilité d'ajouter à Pajé des visualisations non envisagées lors de sa conception. Elle est assurée par une architecture en graphe de modules génériques, communiquants par des protocoles bien spécifiés. L'interactivité donne au programmeur le contrôle sur la visualisation par des actions telles que déplacement dans le temps ou inspection du contenu des objets visualisés, etc. Pour limiter le volume de données qu'elle implique de conserver en mémoire, une structure de données appelée fenêtre de visualisation a été définie ainsi que les algorithmes permettant de la faire glisser efficacement dans le temps. L'aptitude au passage à l'échelle est liée à la capacité de représenter un nombre potentiellement important d'objets graphiques (processus légers, communications, tâches, etc...) évoluant dynamiquement. Elle est essentiellement assurée en facilitant la visualisation à différents niveaux d'abstraction, en sorte que le passage d'un niveau à un autre simule une action de zoom.

Compte tenu des enjeux technologiques qui sous-tendent la découverte de nouvelles classes de matériaux ultra-durs, des efforts de recherche considérables ont été destinés durant les deux dernières décades à la synthèse et à la caractérisation de composés légers prometteurs tels que les nitrures et boronitrures de carbone. Cependant, malgré de nombreuses tentatives de synth ese et les progrès indiscutables réealisés dans ce domaine, seuls des echantillons amorphes (mal caract eris es du point de la cristallographie) ont pu être obtenus dans différents laboratoires de recherche. En particulier, plusieurs problèmes sont soulevés de par la nature polymorphe des echantillons produits, conduisant de ce fait a une caractérisation spectroscopique peu précise. Par conséquent l'établissement de relations entre composition et propriétés de structure électronique est fourni sur une base théorique dans cette Thèse afin d'approfondir les caractéristiques des formes cristallines des matériaux. Comme on pouvait s'y attendre cette tâche complexe est vite devenue un défi compte tenu du manque de données expérimentales pour les structures cristallines susceptibles de servir de point de départ aux calculs. Il devint alors essentiel de proposer des phases modèles (hypothétiques) aux echelles bi- et tri-dimensionnelles pour etablir des tendances comparatives sur les stabilités, propriétés électroniques et mécaniques des nitrures et boronitrures de carbone. En particulier, les etudes systématiques des systèmes cristallins binaires CNx (où x=0,36 et 1,33) d'une part et ternaires BC2N d'autre part ont été menées et présentées comme une force de proposition vis a vis des expérimentateurs. Grâce aux enormes progrès de la technologie moderne des ordinateurs, il a été possible de mener ces etudes au moyen de méthodes ab initio en testant et sondant différentes approches de l' etude du solide. En fait, l'un des premiers objectifs du travail de Thèse a été de valider le meilleur schéma calculationnel au sein de la théorie de la fonctionnelle de la densité, DFT, susceptible de reproduire et/ou de predire la dureté et la stabilité d'une grande variété de matériaux ultra-durs. Les calculs des propriétés de cohésion et les enthalpies standard de formation ont été entreprises afin d'expliquer la stabilité thermodynamique des differentes compositions iso-electroniques, nommement C3N4, C11N4 et BC2N. La dureté a été également etudiée au moyen de l'analyse des modules d' elasticité et de compressibilité. L'examen des propriété de structure electronique a été réalisé par le calcul des densités d'etats, de la structure de bandes d' energie, des cartes de densité electronique et des populations de recouvrement. L'étude des déplacements chimiques par RMN du 13C de clusters moléculaires a permis de fournir un moyen de discrimination entre systèmes ayant des caractéristiques structurales très voisines. C'est notamment le cas des structures hexagonale et orthorhombique de C3N4 graphitique. Enfin, les seuils d'ionisation K de C, B et N ont été calculés (spectroscopie electronique par perte d' energie "EELS") pour les différentes structures cristallines afin de fournir des spectres de référence susceptibles d'aider à la détermination des compositions des echantillons polymorphes. Les résultats démontrent que les nitrures de carbone etudiés sont des matériaux ultra-durs ayant des propriétés mécaniques exceptionnelles. En particulier, les phases de la composition riche en carbone, C11N4, montrent des energies de cohésion supérieures et se présentent comme plus dures que l'analogue iso- electronique C3N4. Néanmoins la possibilité de déposer des stoechiométries monophasiques serait pénalisée pour les deux compositions compte tenu de leurs energies de formation fortement positives. L'introduction d'atomes de bore (boronitrues de carbone) conduit à une légère diminution des amplitudes des modules d' elasticité et de compressibilité. Mais les valeurs calcul ees restent supérieures à celles de BN cubique, le second meilleur matériau ultra-dur connu après le diamant. Néanmoins les phases tri-dimensionnelles BC2N analysées présentent des enthalpies de formation nettement exothermiques, ce qui est en faveur d'une préparation (par dépôt de couches minces par exemple) plus aisée de phases "BCN" par rapport aux nitrures binaires CNx pour lesquels les enthalipies de formation H_0f > 0. Par conséquent en consid erant l'ensemble des syst emes modèles, les phases "BCN" a liaisons hybridées essentiellement sp3 (tri-dimensionnelles) se présentent comme les meilleurs candidats pour de nouveaux matériaux ultra-durs a base d' eléments légers susceptibles d'être synth etis es par les moyens actuels. Ces observations sont appuyées par des résultats expérimentaux récemment obtenus.

C'est en 1925 qu'Auger a mis en évidence le mode particulier de désexcitation non radiative auquel son nom est attaché. A la suite d'une excitation suffisamment énergique, un atome peut être porté dans un état excité comportant un trou sur un niveau électronique interne d'énergie E0. Au bout d'un temps assez court (de 1'ordre de 10-14s), une désexcitation se produit par transition d'un électron d'un niveau d'énergie supérieure E1 sur le niveau profond. L'énergie ainsi libérée peut provoquer 1'émission d'un photon X ou gamma d'énergie hv =E0-E1; c'est là le mode le plus fréquent de désexcitation des atomes lourds dont le rendement de fluorescence est assez élevé. Mais il peut aussi se faire qu'un second électron placé sur un niveau d'énergie E2 acquière l'énergie libérée par la désexcitation et soit ainsi éjecté de l'atome avec une énergie cinétique égale à E0-E1-E2. Ce dernier mode de désexcitation, dit non radiatif, est le plus probable pour les atomes d'éléments légers dont le rendement de fluorescence est faible. La mesure de l'énergie de l'électron éjecté permet d'identifier la nature de l'atome émetteur et constitue donc une analyse qualitative. Selon l'usage courant, nous réserverons dans ce mémoire le nom d'effet Auger au cas où le trou initial se situe sur un niveau interne dénommant auto-ionisation la désexcitation non radiative dans laquelle le trou initial se trouve sur un niveau externe. Différentes méthodes peuvent etre utilisées pour former le trou initial. Historiquement, c'est par irradiation de l'argon avec des photons X que 1'effet Auger a été mis en évidence, mais pour atteindre les niveaux les plus profonds sur les atomes lourds, il faut utiliser des rayons X très durs, voire des photons gamma. Bien entendu, lors de l'irradiation X, des photoélectrons sont émis en même temps que les électrons Auger. L'étude fine du spectre des électrons ainsi émis est à la base du procédé d'analyse superficielle développé par Siegbahn et al. et connu sous le nom d'ESCA. Le bombardement électronique permet aussi la formation de trous dans les niveaux profonds et donc l'émission d'électrons Auger. C'est ainsi que Harris a proposé et expérimenté une autre méthode d'analyse superficielle appelée "Spectroscopie Auger" et qui est l'objet, depuis quelques années, d'un développement très rapide, dans le dessein, en particulier, de rendre l'analyse quantitative. Enfin, lors du bombardement par des ions d'une énergie assez élevée sont aussi émis, (quelques kiloélectron-volts), des électrons Auger à côté de rayons X, comme résultat de la création de trous sur un niveau profond des atomes de la cible. L'effet a d'abord été mis en évidence sur les gaz, puis sur les métaux légers. Plus récemment, une technique plus raffinée a permis d'observer les électrons Auger émis par bombardement ionique des métaux de transition de la première série. Le mécanisme de la formation du trou profond par bombardement ionique a été étudié théoriquement par Joyes dans le cas d'atomes à l'intérieur d'un métal. Lors de la collision, un niveau moléculaire, issu de deux niveaux atomiques liés, voit son énergie croître jusqu'à atteindre le continuum des états libres au-dessus du niveau de Fermi. Un électron peut ainsi passer sur un état non occupé de la bande de conduction et un trou peut alors subsister sur l'un des atomes après séparation. Le temps de vie de l'état excité comportant un trou sur le niveau 2p d'un atome d'aluminium dans le métal a été calculé et comparé au temps moyen de sortie d'une particule déplacée. Il ressort du calcul que le temps de désexcitation est suffisamment long pour que la particule déplacée puisse éventuellement sortir du métal, généralement neutre, (la vitesse des électrons de conduction voisins du niveau de Fermi est en effet très supérieure à la vitesse moyenne d'éloignement des particules éjectées) en conservant le trou interne. L'effet Auger peut alors avoir lieu à l'extérieur du métal avec formation d'un ion secondaire. Bien entendu, la majeure partie des électrons Auger sont émis alors que la particule est à l'intérieur du métal. Le libre parcours moyen de ces électrons n'excédant pas quelques couches atomiques, les électrons sont ralentis avant leur sortie et participent à l'émission électronique secondaire de la cible, selon la théorie largement admise de Parilis et Kishinevskii.\ La question à laquelle nous avons essayé de donner une réponse était, entre autres, de rechercher la proportion des électrons Auger issus de désexcitations ayant eu lieu à l'extérieur du métal et qui sont les seules à produire des ions secondaires cinétiques, alors que la majeure partie des électrons Auger ont vraisemblablement pour origine des désexcitations survenues à l'intérieur du métal et au voisinage immédiat de la surface : ces désexcitations ne conduisent pas une ionisation de particule en mouvement. L'étude de la largeur des pics doit permettre de répondre à cette question puisque les électrons émis à l'extérieur du métal formeront un pic fin dont la largeur peut être calculée à partir du temps de vie de l'état excité (10-14s). La largeur de ce pic est alors égale à DE=h/2piDt=10-20J, c'est-à-dire qu'elle est de l'ordre de 1/10 d'électron-Volt. La répartition angulaire des électrons doit aussi permettre de séparer les contributions des désexcitations internes et des désexcitations externes, car les électrons émis à l'extérieur du métal doivent présenter une distribution isotrope alors que ceux qui viennent de l'intérieur doivent suivre une loi proche de la loi en cosinus. D'autre part, seuls les électrons provenant de désexcitations internes peuvent ressentir l'influence des symétries du réseau lors de l'émission Auger à partir d'un monocristal. Nous avons donc construit, par modification d'un appareil existant déjà au laboratoire, un analyseur électronique nous permettant étudier l'émission électronique secondaire sous bombardement ionique dans le plus grand domaine angulaire possible (angle d'émission et angle azimutal) et pour des énergies allant jusqu'à quelques centaines d'électron-Volts : sur les métaux légers, l'énergie des électrons Auger recueillis sous bombardement ionique varie en effet dans le domaine de 40 à 120 eV.