An optimization process with a cheap and abundant substrate is considered one of the factors affecting the price of commercial 2,3-Butanediol (2,3-BD) production. The optimized levels of pH, aeration rate, agitation speed, and substrate concentration (maltodextrin)were optimized by a conventional method and Response Surface Methodology (RSM) with Box-Behnken design in which metabolically engineered Klebsiell oxytoca KMS005 utilized maltodextrin to produce 2,3-BD. Results revealed that pH, aeration rate, agitation speed,and maltodextrin concentration at levels of 6.0, 0.8 vvm, 400 rpm, and 150 g/L, respectively, were the optimal conditions. RSM indicated that the agitation speed was the most influential parameter when either agitation and aeration interaction or agitation and substrate concentrationinteraction played important roles for 2,3-BD production. Under interim fedbatch fermentation, 2,3-BD concentration, yield, and productivitywere obtained at 88.1±0.2 g/L, 0.412±0.001 g/g sugar supplied, and 1.13±0.01 g/L/h, respectively, within 78 h. The influence of micro-aerobicconditions on microbial growth and 2,3-BD production was also studied. In batch bioreactors, air flow rate and agitation rate characterized through kLa measurement were tested. The optimal amount of oxygen supply was evaluated at 9.5 g corresponding to a kLa of 25.2 h-1 for cell growth and 2,3-BD production. Then, a fed-batch process was investigated by different glucose feeding rate strategies. Fedbatch with a glucose feeding rate of 2 g/h starting at the end of the growth phase during 48 h, followed by a final batch phase of 40 h was found satisfactory. It resulted in a final 2,3- BD concentration of 74.7 g/L with a productivity of 0.64 g/L/h but few byproducts formed (about 3 g/L including succinate, acetate and ethanol). Validated information in the 2 L bioreactor was further applied in a larger scale production of 2,3-BD with series of bioreactors from 10, 90 and 300 L vessels. Batch experiments were conducted based on various agitation speeds with the fixedaeration rate at 0.8 vvm. As a result, 2,3-BD concentration, and yield were achieved at 53.8 g/L, and 0.40 g/g sugar supplied within 48 h, respectively, under the constant tip speed at 295 rpm using a 10 L vessel. Its concentration of 52.53 g/L and yield of 0.43 g/g sugar consumedwithin 72 h were attained under the condition of the constant tip speed at 130 rpm using a 90 L fermenter. An appropriate seed inoculum condition was found with an optical cell density (OD550) around 4 at the log phase (12 h incubation) prior to transferring of the inoculum into the 90 L fermenter. Under the constant tip speed at 70 rpm, 2,3-BD concentration and yield were obtained at 45.02 g/L and 0.43 g/g sugar consumed in the pilot scale of 300 L bioreactor after 72 h incubation.

Wastewater from different aluminum processing plants contains different surface treatment liquids. These liquids are strictly prohibited from being discharged directly into the environment due to their high acidity. Different factories and enterprises add water to dilute them or neutralize them with alkali. These approaches not only cause a part of the aluminum ions being discharged, but also result in the release of a large number of harmful metal ions and heavy metal ions. In such cases, a large amount of water and alkali are consumed; at the same time, surface water, groundwater and soil become polluted by a large volume of wastewater and different metal ions. The main objectives of the project are: 1) to extract ultra-pure aluminum ions from wastewater and to study the effect of different parameters on the efficiency of the process; 2) to produce ultra-pure nano-alumina from wastewater using an organic template and to study the effect of different parameters on the particle size distribution as well as on the morphology of the nanoparticles; 3) to explore the possibility of different applications for different types of alumina particles. In this work, aluminum was extracted from the wastewater in the form of alum. This aluminum alum solution was later used to produce 99.999% pure (5N) nano-alumina particles. Two different methods, namely single and double template methods, were used to control the size and the nature of the alumina particles. A single template method was used to produce 99.999% pure (5N) spherical alumina nanoparticles. The aluminum alum solution was hydrolyzed to produce boehmite which was used to produce the spherical alumina nanoparticles. Gum arabic and urea were used to produce the single template. These alumina nanoparticles were converted to alpha (α) form by heating. Then, the α-alumina particles were used to produce sapphire crystals. An evaporation-induced synthesis approach with double template was used to produce spherical mesoporous nanoparticles of uniform size distribution. These particles were used for the photoacoustic tomography. The originality of the project lies in the utilization of new sources of raw materials (wastewater from industries) and using chelating polymers as well as additives to develop a novel and environment friendly high purity alumina (HPA) production method. In addition, the alumina particle size and its distribution are controlled precisely, which is difficult to achieve with other alumina production methods. Les eaux usées provenant des différentes usines de traitement de l'aluminium contiennent de différents liquides de traitement de surface. Ces liquides sont strictement interdits d'être déchargés directement à l'environnement en raison de leur forte acidité. Des différentes usines et entreprises ajoutent de l'eau pour les diluer ou les neutralisent avec l'alcali. Ces traitements provoquent non seulement la décharge d'une partie des ions d'aluminium, mais également la libération d'un grand nombre d'ions métalliques nocifs et d'ions de métaux lourds. Dans ces cas, des grandes quantités de l'eau et de l'alcali sont consommées; en même temps, les eaux de surface, les eaux souterraines et le sol sont pollués par un grand volume d'eaux usées et de différents ions métalliques. Les objectifs principaux du projet sont : 1) d'extraire les ions d’aluminium ultra-purs des eaux usées et d'étudier l'effet de différents paramètres sur l'efficacité du procédé; 2) de produire la nano-alumine ultra-pure à partir des eaux usées en utilisant un modèle organique et d’étudier l'effet de différents paramètres sur la distribution granulométrique et la morphologie des nanoparticules; 3) d’explorer différentes applications des différents types des particules d'alumine. Dans ce travail, l'aluminium a été extrait des eaux usées sous forme d'alun en utilisant un modèle simple. Cette solution d'alun a ensuite été utilisée pour produire des particules de nano-alumine pur à 99,999% (5N). La solution d'alun a été hydrolysée pour produire une bohémite qui a également été utilisée pour produire des nanoparticules d’alumine sphérique pure à 99,999% (5N). Ces microparticules d'alumine ont été utilisées pour produire des cristaux de saphir. Une approche basée sur la séparation induite par évaporation à double modèle a été utilisée pour produire des nanoparticules mésoporeuses sphériques avec une distribution de taille uniforme. Ces particules ont été utilisées pour la tomographie photoacoustique. L’originalité du projet est l’utilisation de nouvelles sources des matières premières (l’eau usée des industries) et des polymères chélatants et des additives afin de développer une nouvelle méthode écologique pour la production de l’alumine de haute pureté. De plus, la taille des particules de l’alumine et sa granulométrie sont contrôlées précisément, ce qui est difficile à atteindre avec d’autres méthodes de la production de l’alumine.

L’intérêt des implants médicaux ne cesse de grandir et leur utilisation tend à s’étendre aux différents domaines de la chirurgie, en partie grâce à l’émergence de nouvelles techniques de modification de surface. Ainsi il est possible d’améliorer les propriétés des biomatériaux en vue d’une meilleure intégration dans les tissus vivants et prévenir les diverses complications liées à leur utilisation. Ceci permet à la fois de répondre aux attentes des chirurgiens, d’améliorer les conditions de guérison des patients suite à l’intervention, voire même d’apporter une activité thérapeutique à long terme au biomatériau en évitant la rechute, la thrombose, la restenose ou l’infection. C’est dans ce contexte que nous avons cherché à fonctionnaliser la surface de textiles en polyester (polyéthylène téréphtalate), matière très largement utilisée dans le domaine médical, par des molécules bioactives connues par leurs propriétés antibactérienne ou anti-thrombotique: le lysozyme, la gentamicine et l’héparine. L’idée développée dans ce travail de thèse fut de fixer dans un premier temps des fonctions acide carboxylique (-COOH) jouant le rôle d’«ancre» pour la fixation ultérieure des trois principes actifs. La première étape a donc consisté à greffer l’acide polyacrylique (PAA) par copolymérisation greffante assistée par traitement plasma froid, suivie dans un second temps, de la fixation des trois principes actifs, par liaisons physiques (ioniques) et/ou covalentes. L’étude a d’abord porté sur l’optimisation des paramètres de ces deux étapes du traitement via une investigation systématique et un plan d’expériences. Des techniques de caractérisations telles que la spectrophotométrie UV, l’analyse infrarouge IRTF, l’analyse thermique ATG, l’analyse par spectrométrie photoélectronique XPS, la goniométrie, la microscopie électronique à balayage MEB et des essais mécaniques ont montré l’évolution de la composition de la surface et de propriétés mécaniques des textiles au fil des différentes étapes. Des études biologiques par des tests de vitalité cellulaire, d’adhésion plaquettaire et de coagulation ainsi que différentes études microbiologiques ont pu montrer selon les différentes voies de modification choisies l’obtention de supports fonctionnalisés biocompatibles à efficacité intéressante pour des applications biomédicales. / The interest in medical implants increases and their use spreads to different surgical domains partially thanks to the new techniques of surface modification. Therefore it is possible to improve the biomaterials properties in order to solve the problems liked with their integration in the living tissues and thereby to prevent the various complications related to their use. This approach allows to respond to the surgeons expectations, to improve the curing process of the patients and even to involve long term therapeutic activities to the biomaterial, thus preventing the release of the disease (such as thrombosis, restenosis, infection). In this context, we have attempted the functionalization of the surface of a polyester fabric (polyethylene terephtalate), widely used in medical field, by three bioactive molecules: lysozyme, gentamicin and heparin known for their antimicrobial or anti thrombotic properties. The concept was to graft polyacrylic acid (PAA) by graft polymerization induced by cold plasma technique, followed by the immobilization of the above mentioned molecules through physical and covalent links. We studied all the experimental parameters involved in the different processes and followed the properties of the obtained materials through the appropriate characterizations techniques, such as spectrophotometry UV, Infrared analysis IRTF, Thermogravimetric analysis (TGA), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), goniometry, scanning electron microscope (SEM), and mechanical tests. Finally, biological studies such as cell vitality tests, platelets adhesion test and coagulation test in addition with various microbiological essays showed the evolution of the biological properties of the materials, depending on the path of their modification resulted in the development of a novel, biocompatible functionalized supports family with very interesting and attractive efficacy for biomedical applications.

The present study focuses on the effect of alloying elements, namely, strontium (Sr), titanium (Ti), zirconium (Zr), scandium (Sc) and silver(Ag) individually or in combination, on the performance of a newly developed Al-2%Cu based alloy. A total of thirteen alloy compositions were used in the study. Tensile test bar castings were prepared employing the low pressure die casting (LPDC) technique. The test bars were solution heat treated at 495°C for 8 hours, followed by quenching in warm water, and then subjected to different isochronal aging treatments using an aging time of 5 hours and aging temperatures of 155°C, 180°C, 200°C, 240°C and 300°C. Tensile testing of as-cast and heat-treated test bars was carried out at room temperature using a strain rate of 4 x 10-4s-1. Five test bars were used per alloy composition/condition. Hardness measurements were also carried out on these alloys using a Brinell hardness tester. The microstructures of selected samples were examined using optical microscopy and electron probe microanalysis (EPMA). The results showed that adding Ti in the amount of 0.15 wt% in the form of Al-5%Ti-1%B master alloy is sufficient to refine the grains in the cast structure in the presence of 200 ppm Sr (0.02 wt%). Addition of Zr and Sc did not contribute further to the grain refining effect. The main role of addition of these two elements appeared in the formation of complex compounds with Al and Ti. Their presence resulted in extending the aging temperature range before the onset of softening. Mathematical analysis of the hardness and tensile data was carried out using the Minitab statistical software program. It was determined that the alloy containing (0.5wt% Zr + 0.15wt% Ti) is the most effective in maximizing the alloy tensile strength over the range of aging temperatures, from 155°C to 300°C. Addition of Ag is beneficial at high aging temperatures, in the range of 240°C-300°C. However, it is less effective compared to the (Zr + Ti)-containing alloy. Addition of Sc does not appear to improve the alloy performance beyond what is achieved by the addition of Zr. From a plot of ultimate tensile strength (UTS) versus percent elongation (%El) values, the following equation was obtained to represent the strength-ductility relationship: UTS (MPa) = -32 %El + 393 with a fit of R2 = 0.83. Cette étude se concentre sur l’effet les éléments d’alliage, à savoir, le strontium (Sr), le titane (Ti), le zirconium (Zr), le scandium (Sc) et l'argent (Ag), individuellement ou en combinaison, sur la performance d’un nouvel alliage Al-2%Cu développé récemment. Treize compositions d'alliages sont utilisées dans l'étude. Des éprouvettes d’essai ont été préparées en utilisant la technologie de coulée à basse pression (LPDC). Les éprouvettes ont été mises dans une solution à 495 ° C pendant 8 heures suivi d'une trempe à l'eau tiède, puis soumis à différents traitements de vieillissement isochrones durant 5 heures, à différentes températures 155°C, 180°C, 200°C, 240°C et 300°C. Les essais en traction des échantillons ainsi traités, ont été effectués, à température ambiante en utilisant une vitesse de déformation de 4 x 10-4s-1. Cinq éprouvettes ont été utilisées par composition d’alliage / température de vieillissement. Des mesures de dureté ont également été effectuées sur ces alliages à l'aide d'un testeur de dureté Brinell. Les microstructures des échantillons sélectionnés ont été examinées par microscopie optique et microanalyse à sonde électronique (EPMA). Les résultats montrent que l'ajout de Ti en une proportion de 0,15% en poids sous forme d’alliage Al-5% Ti-1% B est suffisant pour affiner les grains de la structure de coulée en présence de 200 ppm de Sr (0,02% en poids). L’ajout de Zr et de Sc ne contribue pas davantage à l'effet d'affinage du grain. Le rôle principal de l'addition de ces deux éléments est apparu dans la formation de composés complexes avec Al et Ti. Leur présence a donné lieu à l'extension de la plage de températures de vieillissement avant le début de ramollissement. L'analyse mathématique des données de dureté et de traction a été réalisée en utilisant le logiciel de statistique Minitab. Il a été déterminé que l'alliage contenant 0,5% en poids de Zr + 0,15% en poids de Ti est le plus efficace pour maximiser la résistance à la traction de l'alliage dans la plage de températures de vieillissement de 155 ° C jusqu’à 300 ° C. L'addition d’Ag est bénéfique à haute température de vieillissement dans la plage de 240 ° C-300 ° C. Cependant, il est moins efficace par rapport à l’alliage contenant l' Zr + Ti. L'addition de Sc ne semble pas améliorer les performances de l'alliage au-delà de ce qui est réalisé par l'addition de Zr. A partir d’une courbe de la résistance à la traction (UTS) versus les valeurs du pourcentage d'allongement (% El), nous avons obtenu l'équation suivante représentant la relation force-ductilité: UTS (MPa) = -32 % El + 393 avec un ajustement de R2 = 0.83.

Cette étude concerne des modélisations du comportement hydromécanique des géomatériaux semi- fragiles. Le travail est principalement composé de deux parties, dans lesquelles les géomatériaux semi-fragiles isotropes et anisotropes sont étudiés respectivement. Dans la première partie, l’accent est mis sur l’influence du processus de dessiccation sur le comportement mécanique des géomatériaux isotropes. On établit un modèle élastoplastique couplé à l’endommagement pour les géomatériaux isotropes saturés et partielle saturés employant le concept du tenseur des contraintes effectives généralisées. Un nouveau critère d’endommagement est proposé pour prendre en compte les mécanismes distincts de rupture sous l’état de contrainte différente. Une série de simulations sont réalisées et comparées à des essais expérimentaux sur une argilite et un mortier. Dans la deuxième partie, afin de décrire le comportement mécanique des roches anisotropes, deux modèles anisotropes sont proposés. L’attention du premier modèle est mise sur l’influence de l’anisotropie inhérente sur le comportement mécanique. Un paramètre directionnel, qui est décrit par un tenseur de fabrique, est induit dans la formulation de la plasticité pour prendre en compte la dépendance du comportement mécanique à l’orientation de chargement des roches initialement anisotropes. Afin d’étudier le couplage entre les anisotropies inhérente et induite, un modèle basé sur l’approche thermodynamique discrète est aussi proposé. En prenant en compte le couplage entre la plasticité et l’endommagement dans chaque famille de plan de faiblesse, le couplage entre les anisotropies inhérente et induite est bien produit par le modèle proposé. Enfin, le modèle discret proposé est étendu à la formulation poroélastoplastique. Une analyse qualitative est réalisée sur le comportement hydromécanique des roches anisotropes. / This work is devoted to the constitutive modelling of hydromechanical behaviours of semi-brittle geomaterials. In the first part, the attention is mainly paid on the hydromechanical behaviours of initially isotropic materials, especially on the influence of desiccation process on the mechanical responses. An elastoplastic damage model is proposed in unsaturated condition, a generalized effective stress concept is used for poroplastic coupling. Damage by microcracks is coupled with plastic deformation. In the second part, two coupled elastoplastic damage models are proposed for the description of strongly anisotropic sedimentary materials. In the first model, in order to describe the inherent anisotropy of the material, a scalar anisotropy parameter is introduced using the concept of fabric tensor. In purpose of studying the coupling phenomenon between the inherent and induced anisotropies during the loading process, a model based on the discrete approach is constructed in the following. In the framework of plastic discrete approach, the macroscopic plastic deformation and material degradation are considered as the result of frictional sliding along weakness planes distributed randomly in the material. In the last chapter, the proposed discrete model is extended to poroelastoplastic modelling. Based on a series of numerical simulation, an analysis of hydromechanical behaviour of anisotropic materials is realised.

L’essor des systèmes de télécommunication nécessite l’utilisation de technologies innovantes pour concevoir des dispositifs toujours plus performants. Les technologies à base de métamatériaux et de films ferroélectriques paraissent les plus prometteuses. Ce mémoire est divisé en deux parties et décrit la conception, la fabrication et la caractérisation de structures hyperfréquences aux propriétés originales.Les métamatériaux sont des matériaux artificiels dont la structuration est petite devant la longueur d’onde, permettant d’accéder à des propriétés électromagnétiques souvent inexistantes dans la nature. La rétropropagation d’une onde, qui se traduit par des vitesses de phase et de groupe de signes opposés, est probablement la caractéristique la plus importante.Après un état de l’art des métamatériaux, la première partie traite de la conception d’un métamatériau gaucher en technologie fin-line à basede motifs résonants telle que des anneaux fendus. La largeur de la bande passante est améliorée en utilisant des motifs de type Omega. Dans ces structures, nous avons pu démontrer expérimentalement l’existence de bandes de transmission gauchères, conformément aux prédictions théoriques. La deuxième partie explore la possibilité d’introduire l'accordabilité des métamatériaux à l'aide de films minces ferroélectriques. Une caractérisation large bande de la dispersion fréquentielle de la fonction diélectrique de films minces de BaSrTiO3 (50/50) est réalisée jusqu’à 100 GHz. Enfin, nous montrons numériquement et expérimentalement que l'intégration de ces films permet la réalisation de lignes de transmission composites droitière et gauchère accordables. / The development of telecommunication systems requires the use of innovative technologies to design ever more efficient devices. Ferroelectric films and metamaterials-based technologies appear most promising. This thesis is divided into two parts and describes the design, fabrication and characterization of microwave structures with original properties. Metamaterials are artificial materials whose structure is small compared to the wavelength, giving access to the electromagnetic properties often no existing in nature. The backward propagation of a wave, which results in phase and group velocities with opposite sign, is probably the most important feature. After a state of the art of metamaterials, the first part deals with the design of a left-handed metamaterial in fin-line technology loaded by resonant patterns such as split rings. The width of the passband is improved by using Omega-like patterns. In these structures, we have demonstrated experimentally the existence of left-handed transmission bands, according to theoretical predictions. The second part explores the possibility of introducing tunability of metamaterials using ferroelectric thin films. A characterization of broadband frequency dispersion of the dielectric function of thin films BaSrTiO3 (50/50) was achieved up to 100 GHz. Finally, we show numerically and experimentally that the integration of these films allows the realization of tunable right-handed and left-handed composite transmission lines.

Le ferrosilicium est un composé métallurgique formé principalement de fer et de silicium. Il est utilisé comme additif pour la préparation des aciers et des fontes. Ajouté à la toute fin, il libère une grande quantité d'énergie au bain et joue le rôle de désoxydant tout en incorporant le silicium nécessaire. Malgré les difficultés reliées à la production des ferroalliages, ce projet a pour but de comprendre et classifier les phénomènes de perte de métaux réactifs lors de l'élaboration de ferroalliage. Afin d'identifier tous les paramètres importants, la séquence d'opérations proposée est établie comme étant : la coulée de ferrosilicium, l'ajout des additifs à la station d'affinage, l'immersion des métaux réactifs, les opérations après immersion, la coulée en couche mince et finalement, le concassage. Cette séquence d'opérations doit évidemment respecter la santé-sécurité et le matériel mécanique. Avec l'aide de la littérature et lors des nombreuses analyses, la chimie du ferrosilicium, les paramètres et les réactions tels que la quantité et la chimie de la scorie, la méthode d'immersion, les réactions d'oxydation lors de la coulée en couche mince et le concassage ont été identifiés comme paramètres prédominants pouvant influencer la déperdition en éléments réactifs. Suite à ces identifications, certains essais ont permis de confirmer et parfois d'améliorer le processus d'élaboration des ferroalliages. Selon un ordre décroissant d'impact sur le recouvrement du magnésium, les paramètres prédominants sont la scorie, l'oxydation à la coulée en couche mince, la chimie du ferrosilicium et le concassage. En ce qui attrait au strontium, il s'agit plutôt de la scorie, l'oxydation à la coulée en couche mince, la flottaison des rondelles, la chimie du ferrosilicium puis le concassage. Selon cette étude, la scorie riche en oxyde influence le recouvrement des métaux réactifs. Ces derniers ont une forte tendance à désoxyder les oxydes moins stables pour se retrouver sous forme d'oxyde de magnésium ou d'oxyde de strontium. Le magnésium et le strontium s'oxyde également lorsqu'en long contact avec l'air lors de la coulée en couche mince. La chimie du ferrosilicium avant l'immersion des métaux réactifs joue également un rôle important. Selon sa composition, il sera plus ou moins facile de stabiliser les métaux réactifs en formant des phases permanentes. Contrairement aux croyances, le concassage affecte le teneur en oxyde métallique et non la teneur en métal actif ce qui, en quelque sorte, améliore l'efficacité du procédé. Dans le cas particulier du strontium, l'analyse des immersions a démontré que l'utilisation de rondelle non retenues est néfaste pour le recouvrement. Une simple plaque d'acier empêchant ces rondelles de flotter a permis d'obtenir un recouvrement équivalent.

Le givrage atmosphérique des surfaces des équipements des réseaux électriques, tels que câbles ou isolateurs à haute tension peut conduire à de sérieux risques de sécurité, causés par des pannes de courant dans des conditions hivernales. Les méthodes conventionnelles utilisées afin d'éviter de tels problèmes incluent le déglaçage mécanique, par lequel on racle ou on brise la glace, et les méthodes chimiques à l'aide de d'agents dégivrants comme le glycol éthylique. Ces techniques sont souvent limitées dans leur application et généralement coûteuses en temps et en argent. Une voie intéressante pour éviter ces problèmes est la prévention de l'adhésion et des accumulations de glace par le développement et l'application de revêtements glaciophobes sur les équipements exposés. Les surfaces superhydrophobes présentant un caractère hydrofuge élevé, grâce à une surface de contact très réduite entre les gouttelettes d'eau et le matériau, sont également susceptibles de réduire l'adhérence entre la glace et la surface. De plus, les surfaces à faible constante diélectrique devraient réduire l'adhérence de la glace au substrat grâce à la diminution des forces électrostatiques, une des principales causes de cette adhérence. La recherche entreprise dans le cadre de cette thèse de doctorat se base sur les deux concepts ci-haut mentionnés en élaborant des revêtements superhydrophobes diélectriques nanorugeux à faible constante diélectrique sur des substrats d'aluminium ou d'alumine. Des propriétés superhydrophobes ont été obtenues sur des surfaces d'aluminium ou d'alumine préparées en créant une certaine nanonigosite à l'aide de méthodes chimiques suivies par l'application d'un revêtement à faible énergie de surface, soit une couche de Téflon® déposée par pulvérisation radio fréquence (rf-sputtered Teflon®) ou de fïuoroalkylsilane (FAS-17), donnant lieu à un angle de contact supérieur à 160°. Le même comportement est observé lorsque les substrats nanorugeux étaient revêtus d'une couche mince de faible constante diélectrique (ZnO) ou de constante diélectrique élevée (TiC^). On a constaté que les surfaces superhydrophobes nanorugeux à faible énergie de surface sont aussi glaciophobes. On a constaté également que la présence d'une surface de téflon avec une constante diélectrique relativement faible (e - 2) permet une réduction importante de l'adhésion de la glace, même si la surface n'est pas nanotexturée. Les surfaces superhydrophobes nanorugeux à faible constante diélectrique ont démontrées également une stabilité morphologique et chimique suite au détachement de la glace.

Des essais préliminaires industriels de forgeage et de nettoyage du lubrifiant à la soude caustique effectués sur des lopins coulé-homogénéisé avaient soulevé certaines interrogations sur la résistance à la corrosion de ce nouveau matériau comparativement au matériel extrudé traditionnellement utilisé. Cette étude en corrosion a pour objectif principal d'assurer la qualité et la possibilité d'utiliser ce matériel comme base pour l'industrie du forgeage. Le comportement en corrosion de l'alliage d'aluminium AA6082 a été étudié par l'utilisation de méthodes comparatives entre le matériel coulé-forgé et extrudé-forgé dans différents états métallurgiques (-T6). La conclusion majeure de cette étude révèle que la différence de susceptibilité en corrosion des deux matériaux n'est pas suffisamment significative pour favoriser un impact négatif sur les produits finaux de forgeage. Une investigation métallurgique avant et après le forgeage a permis d'identifier des patrons spécifiques de microstructures et des différences chimiques entre les matériaux de base. Cette analyse microstructurale met en perspective deux matériaux qui pourraient avoir des affinités différentes pour le forgeage et leur comportement en corrosion, surtout avec la présence de couches spéciales en surface. Le matériel coulé présente une structure ayant des grains équiaxes et une couche de ségrégation enrichie d'éléments d'alliages tandis que le matériel extrudé expose une structure fibreuse ayant une couche périphérique de gros grains recristallisés. La texture microstructurale allongée pour le matériel coulé-forgé se transforme en une fine microstructure après le traitement thermique -T6. Cette même étape produit des résultats opposés pour le matériel extrudé-forgé en révélant une recristallisation statique qui engendre une structure grossière à gros grains. Les trois essais caractéristiques en corrosion sur l'alliage d'aluminium AA6082 ont démontré de légères variations concernant les résultats de dégradation mais pas suffisamment pour distinguer un matériel plus résistant que l'autre. L'acquisition des courbes électrochimiques OCP a montré que le temps nécessaire pour atteindre l'état d'équilibre dans le domaine passif du matériel coulé-forgé était plus long que celui extrudé- forgé après 24 heures d'immersion dans une solution de 3.5% m/v de NaCI. Des essais de polarisation anodique ont permis d'identifier un potentiel de piqûration (Epit) entre -0.63 à -0.54 V/SCE pour toutes les conditions métallurgiques. Le matériel coulé a affiché un phénomène de piqûration continu après avoir atteint le potentiel critique Epit. Par contre, ce même matériel semblait avoir une résistance légèrement supérieure à la piqûration en affichant un potentiel plus noble équivalent à -0.54 V/SCE. Les analyses de microscopie optique sur les spécimens corrodés ont dévoilé un patron de petites piqûres de forme ronde et uniforme pour le matériel coulé-forgé et un aspect asymétrique avec quelques larges piqûres de corrosion pour le matériel extrudé-forgé. L'analyse d'image quantitative par le logiciel CLEMEX sur les spécimens corrodés par brouillard salin a révélé une surface moins affectée du matériel extrudé-forgé sans traitement thermique comparativement à celui coulé-forgé (13.46% coulé-forgé vs 6.77% extrudé-forgé). Après traitement -T6, les deux matériaux de base ont obtenu des résultats similaires du pourcentage d'aire corrodé (3.62% vs 3.68%). Aucune variation significative en résistance à la fatigue-corrosion n'a été décelée sur les deux types de matériel de base. Dans l'air, les courbe S-N ont affiché deux tendances qui caractérisent chacun des matériaux. Le matériel coulé- forgé a obtenu une meilleure résistance à la fatigue avec de faibles contraintes appliquées, tandis que le matériel extrudé-forgé a révélé une résistance accrue à la fatigue durant l'imposition de contraintes sévères. L'ajout d'un environnement corrosif autour des spécimens a eu comme effet d'abaisser la durée de vie en fatigue d'un facteur 1x10^3 pour les deux matériaux. L'analyse macroscopique des ruptures a révélé un faciès granuleux et plat pour les échantillons appartenant au matériel coulé-forgé comparativement à d'importantes zone de clivage pour les surfaces du matériel extrudé-forgé. Plusieurs spécimens de fatigue corroboraient la présence d'un mécanisme de propagation par striation avec bandes de cisaillement persistantes. Le facteur additif de corrosion a joué un rôle d'adoucissement des stries de fatigue pour les deux matériaux de forgeage.

En plus de réduire le poids des véhicules et de diminuer la consommation de carburant et les émissions polluantes, les efforts de recherche en cours dans l'industrie automobile ont été axées sur l'amélioration des performances à haute température des composants clés du moteur en particulier en ce qui concerne la préservation des propriétés mécaniques des alliages d'aluminium moulés utilisés dans ces composants à des températures de 200°C à 300°C. L'utilisation de nickel et de zirconium comme éléments d'ajouts pour accroître la résistance à haute température dans ces alliages est basée sur la formation des précipités de A^Ni et A^Zr reconnus pour leur stabilité à des températures élevées, ces particules sont en mesure de mieux supporter le survieillissement à des températures plus élevées que les précipités de A^Cu et Mg2Si normalement présents dans les alliages d'aluminium moulés. L'objectif principal du présent travail de recherche était de déterminer les effets des ajouts mineurs de nickel et de zirconium, ainsi que des dispersoïdes AI2O3 et SiC, sur la résistance à haute température des alliages de fonderie 354. Des expérimentations basées sur l'analyse thermique ont été menées pour acquérir une compréhension des principaux constituants de la microstructure des alliages, tels que les phases intermétalliques et les précipités, ainsi que leur évolution au cours du vieillissement à différentes températures et temps, à savoir 155°C, 170°C, 190°C, 240°C , 300°C et 350°C pendant des périodes allant de 2 à 100 heures. Les propriétés de traction des échantillons tels que coulés et traités thermiquement ont été déterminées à température ambiante et à haute température (190°C, 250°C, 350°C) pour les alliages sélectionnés/conditions basées sur les résultats obtenus des tests à température ambiante. Les échantillons ont été produits dans une moule permanent métallique ASTM-B108. Les résultats des essais de traction ont été examinés en terme des caractéristiques microstructurales des alliages correspondants, afin d'analyser et de comprendre les principaux paramètres impliqués dans le renforcement de l'alliage 354 à des températures élevées. Les résultats montrent que, comme pour l'alliage 319 qui présente des réactions associées à de phases contenant du Cu, l'alliage 354 présente des réactions bien définies à des températures inférieures à 500°C liés aux phases contenant du Cu. Le zirconium réagit seulement avec Ti, Si et Al. Les phases intermétalliques riches en Zr observées dans cette étude se présentent sous deux formes différentes: la phase (Al, Si)2(Zr, Ti) contenant une forte teneur en silicium et ayant la forme d'un bloc, et la phase (Al, Si)3(Zr, Ti) contenant une forte teneur en d'aluminium et ayant la forme d'une aiguille. Il n'y a pas d'empoisonnement observable dans l'affinage de la taille des grains après l'addition de Zr dans les alliages étudiés comme cela a été observé dans les microstructures des échantillons d'analyse thermique obtenues à haute vitesse de refroidissement, pour les alliages contenant du Zr et Ti. Les expériences d'analyse thermique réalisées à la haute vitesse de refroidissement, à savoir 4°C sec-1, ont révélé la présence d'une réaction dans la gamme de température de 667-671°C, qui semble être liée à la précipitation de la phase riche en Zr, qui n'était pas possible d'observer à faible vitesse de refroidissement de 0,35 °C sec-1. L'utilisation des graphiques d'indice de qualité est une méthode jugée satisfaisante pour la présentation des résultats des essais de traction, et pour évaluer les effets des ajouts de Ni, Zr et des micro-particules (AI2O3, SiC) à l'alliage de base, ainsi qu'une évaluation des conditions de traitements thermiques appliqués aux sept alliages de type 354 étudié en relation avec lesdites propriétés. À partir des graphiques d'indice de qualité construits pour ces alliages, l'indice de qualité atteint les valeurs minimales et maximales, 259 MPa et 459 MPa, pour les conditions tel que coulé et mise en solution, ainsi que les limites d'élasticité maximales et minimales observées sont de 345 MPa et de 80 MPa, respectivement, dans toute la série de vieillissement. L'ajout de faible pourcentage de micro-oxydes/carbures (0.5%) à l'alliage 354 n'a pas amélioré les propriétés de traction, mais favorise l'apparition de défauts tels que la ségrégation des micro-particules et la porosité, qui diminue les propriétés de traction. Une diminution des propriétés de traction de 10% par l'ajout de 0,4% de nickel est attribuée à la relation entre le nickel et le cuivre qui interfère avec la formation de précipités A^Cu. La phase aiguille (Al,Si)3(Zr,Ti) est l'élément principal dans les microstructures des échantillons de traction des alliages avec des additions de Zr. La réduction des propriétés mécaniques causée par l'addition de différents éléments est attribuée principalement à l'augmentation du pourcentage des intermétalliques formés lors de la solidification; ces particules agiraient comme des concentrateurs de contraintes diminuant la ductilité des alliages. Les résultats des essais de traction à température ambiante montrent une légère augmentation (10%) dans les alliages avec Zr et Zr/Ni, en particulier à des températures de vieillissement supérieures à 240°C. Le principal effet de l'addition de Zr est une réduction drastique de la taille des grains, de -40%, à comparer à l'alliage de base, plutôt que d'accroître les propriétés mécaniques à température ambiante. L'ajout de Zr et Zr/Ni augmente les propriétés de traction à température élevée, en particulier pour les alliages avec 0,2% Zr et 0,2% Ni, lesquels augmentent de plus de 30% les propriétés en traction à 300°C par rapport à l'alliage de base. En résumé, les meilleures propriétés de traction à haute température apparaissent pour l'alliage contenant 0,2% Zr +% 0.2% Ni à la condition telle que coulée.