Academic literature on the topic 'Calorimétrie différentielle à balayage – Hautes températures'

Introduction : Les alliages à base de nickel-titane-cuivre sont censés exprimer un effet mémoire de forme : refroidis en phase basse température puis soumis à une déformation apparemment plastique, ils devraient retrouver leur forme initiale par simple réchauffage en phase haute température. Les alliages à base de nickel-titane peuvent présenter différentes phases cristallographiques : martensite, austénite et une phase intermédiaire inconstante, la phase R. L’effet mémoire de forme est généralement associé à la transformation de martensite en austénite mais il peut aussi accompagner la transformation de phase R en austénite. Les températures buccales n’étant pas compatibles avec un alliage totalement martensitique, la présente étude vise, pour le 35° Copper Ni-Ti®, à rechercher la présence de phase R aux températures buccales et donc la possibilité d’exploiter l’effet mémoire de forme de la phase R en clinique. Matériels et méthodes : Trente fils 35° Copper Ni-Ti® provenant de deux lots distincts ont été consécutivement examinés par calorimétrie différentielle à balayage en cycles partiels, limités aux températures rencontrées dans la cavité buccale (de 0 °C à 50 °C). La présence d’une phase cristallographique intermédiaire a été recherchée sur les thermogrammes. Les températures de transformation ont été déterminées et les deux lots ont été comparés par le test U de Mann et Whitney. Résultats : Au chauffage, tous les fils sont passés directement de martensite en austénite. Af (moyenne = 33,5 °C, écart-type = 0,8 °C) était généralement inférieure à la température indiquée par le fabricant et une différence statistiquement significative (p ≤ 0,01) a été observée entre les deux lots. Conclusions : La présence de phase R n’a pas été détectée et les températures de transformation n’étaient pas constantes. Cette étude met en question la réalité clinique d’un effet mémoire de forme pour les fils 35° Copper Ni-Ti®.

Les fluides de forage à base d’huile sont utilisés lors d’opérations de forage off-shore. Ils permettent de lubrifier l’outil de forage, d’évacuer les déblais ainsi que de maintenir une pression hydrostatique dans le puits. Avec des forages off-shore de plus en plus profonds, les conditions thermodynamiques sont réunies (haute pression et basse température) pour la formation d’hydrates de gaz dans les fluides de forage. L’analyse calorimétrique différentielle sous haute pression est une technique qui a fait ses preuves pour l’étude de l’équilibre thermodynamique du système triphasique gaz – eau – hydrate. Elle a été retenue pour étudier la cinétique de formation d’hydrates car elle est particulièrement bien adaptée aux milieux dispersés complexes. Une étude a été menée en faisant varier la pression de 11 à 40 MPa, le degré de sous-refroidissement de 14 à 30 K et en étudiant la formation d’hydrates dans trois fluides de composition différente. L’étude expérimentale a mis en évidence l’effet des paramètres cinétiques étudiés. L’utilisation de modèles classiques a permis de représenter les résultats expérimentaux pour des faibles et des fortes forces motrices. On a ensuite développé un modèle cinétique qui combine la théorie de la cristallisation, l’aspect statistique de la nucléation et les bilans de matière sur les espèces présentes dans le système
Oil based drilling fluids are used in offshore drilling operations to cool and lubricate the drilling bit, to transport the cuttings to the surface and to maintain the hydrostatic pressure in the well. With the increasing depth of offshore drilling, the thermodynamic conditions (high pressure and low temperature) are favourable to the formation of gas hydrates in the water-in-oil emulsions contained in the fluids. High pressure Differential Scanning Calorimetry (DSC) is a proven technique for the study of thermodynamic equilibrium of the system gas - water - hydrate. DSC was chosen to study the kinetics of hydrate formation because it is particularly well adapted to complex dispersed media. A study was curried out at variable pressure from 11 to 40 MPa and at variable sub-cooling degree from 14 to 30 K. Hydrate formation kinetics was studied in four fluids of different compositions. Performed experiences highlight the effect of different kinetic parameters. T he use of classic models allowed representing the experimental results for low and high driving forces. Furthermore, we developed a kinetic model which combines the theory of the crystallization, the statistical aspect of nucleation and the mass balance on different components of the drilling fluid

Au moins une fraction de la phase amorphe des polymères semi-cristallins, confinés par des lamelles cristallines, est dans un état hors d'équilibre, de sorte qu'un " vieillissement physique " ou une " cristallisation secondaire " peut être observé (par exemple, par calorimétrie), et ce, même au-dessus de la température de transition vitreuse. Cette question a déjà été abordée dans la littérature dans plusieurs polymères semi-cristallins à la pression atmosphérique. Cependant, et en dépit de l'influence bien connue de la pression sur la mobilité moléculaire, la sensibilité à la pression de ces réarrangements microstructuraux n'a jamais été regardée. Cette étude porte sur l'évolution microstructurale du poly-éther-éther-cétone (PEEK) sous haute pression, en comparaison avec la pression atmosphérique. Ce phénomène est suivi par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Une influence significative de la pression est mise en évidence : elle agit sur le confinement des réarrangements dans des domaines spatialement limités. La stabilité et la coexistence de différents processus de réorganisation induits par des recuits successifs sont également étudiées. Enfin, les relations entre phase amorphe contrainte et " libre " sont discutées. En effet, la fraction libre de la phase amorphe se relaxe lors de recuits à la pression atmosphérique et se densifie lors de recuits sous haute pression. Tous ces résultats permettent d'étayer la discussion sur les phénomènes mis en œuvre lors de l'évolution microstructurale du PEEK, à savoir un " vieillissement physique " ou de la " cristallisation secondaire ", avec un faisceau d'éléments convergents en faveur du premier.

Les systèmes de protection thermique ablatifs, couramment utilisés dans l'industrie de l'aérospatiale sont généralement des matériaux composites, dont la dégradation permet d'isoler thermiquement les éléments subissant des flux aérothermiques sévères. On recense dans la littérature de très nombreux systèmes, tant en terme de matrice que de type de renfort. Face à la diversité des matériaux existants et la multiplicité des sollicitations auxquelles ils peuvent être soumis, il est aujourd'hui nécessaire d'acquérir une meilleure connaissance de l'influence de la composition (matrice, renfort et porosité) de ces matériaux sur leur comportement thermique et leur tenue à l'ablation. La démarche scientifique des travaux s'articule autour d'un volet expérimental et du développement d'un modèle numérique. La caractérisation expérimentale a été construite en trois étapes, explorant chacune le comportement des matériaux à une échelle différente : le comportement thermo-chimique a été caractérisé par des essais d'ATG, de TMA et de DSC, le comportement thermique a été évalué grâce à un banc muni d'une torche oxygène acétylène. Enfin, la tenue des matériaux à un jet aérothermique sévère a été testée sur un banc d'essai équipé d'un minipropulseur. Ce dernier banc permet de tester des échantillons de plusieurs dizaines de centimètres de large et d'étudier l'impact couplé de la thermique et de l'aérodynamique. En parallèle, un modèle numérique simple simulant l'ablation a été développé et validé. L'ensemble de ces travaux ont notamment permis de mettre en évidence les liens existants entre les propriétés thermo-physiques et la tenue à l'ablation d'un matériau composite. Appuyée par des observations microscopiques des matériaux dégradés, l'étude combinée des résultats aux différentes échelles a permis de proposer des scénarii de dégradation pour chacun des matériaux. Les principaux paramètres pilotant l'avancée d'un front d'ablation ont été identifiés, l'impact primordial de la porosité a notamment été démontré
Ablative thermal protection systems, commonly used in space industry, are usually made of composite materials. The degradation of these materials in surface allows to protect essential parts against severe aerothermal fluxes. In the literature, lots of different systems are described they are constituted of different type of matrix and reinforced by several kind of fibers. The diversity of the existing thermal protection systems raises the question of the influence of the composition of the materials on the thermal and ablative performances. The developed scientific approach is based on an experimental procedure coupled with the development of a numerical simulation. The material characterization is based on three experimental steps : the thermo-chemical behavior of the materials is investigated with TGA, TMA and DSC experiments, the thermal behavior under a severe flux is evaluated by an experimental bench equipped with an oxyacetylenic torch ; finally, the ablative behavior is characterized with a small jet-nozzle impacting the sample with a severe aerothermal flux. In parallel to the experimental characterization, a numerical simulation modeling of the ablative and thermal behavior of composite materials is developed. Links existing between the thermal behavior and the ablation resistance have been demonstrated. Degradation scenarios have been proposed thanks to the combined analysis of the experimental results at each stage of the characterization. Parameters controlling the ablation have been identified, the major impact of the porosity has been particularly demonstrated

L’objectif de ce travail est de mieux comprendre et modéliser le comportement mécanique d’un thermoplastique semi-cristallin (le PolyAmide 11) proche d’un éventuel état relaxé aux températures supérieures à Tg. En-dessous d’une vitesse critique de sollicitation, des essais de traction et de torsion mettent en évidence une courbe indépendante de cette vitesse (courbe limite), cohérente avec un état relaxé de la phase amorphe. Cependant, la nature hystérétique de cette courbe limite et la possibilité de phénomènes visqueux contredisent cette vision. Des analyses microstructurales (DSC, Rayons X) indiquent que des réorganisations locales impliquant le cristal interviennent le long de la courbe limite. Ces observations fondent l’écriture d’un modèle phénoménologique. Les mécanismes cristallins, décrits à l’aide de variables internes scalaire et tensorielle, modifient la rigidité du matériau ainsi que l’état d’équilibre de la viscosité de l’amorphe. La modélisation proposée est validée sur quelques cas simples de chargement
The aim is to investigate and model the mechanical behaviour of a semi-crystalline thermoplastic (PolyAmide 11) far above Tg. A strain-rate independent loading curve (asymptotic curve) is observed below a critical strain-rate depending on temperature during tension and torsion tests. Such observations are consistent with a relaxed state of the rubbery amorphous phase. Nevertheless, the unloading curve is hysteretic and creep or stress relaxation responses are observed when loading is interrupted along the asymptotic curve. Microstructure analyses (DSC and X-ray) indicate that local reorganizations, involving crystalline phase, occur along the asymptotic curve. These conclusions on micro-mechanisms are used to build constitutive laws in a mechanical model. These micro-mechanisms affect the material stiffness and the relaxed state of the amorphous viscosity. This model is tested on simple loading cases