Academic literature on the topic 'Cathodes – Matériaux – Propriétés thermomécaniques'

Les joints abradables sont conçus pour le contrôle des fuites de gaz entre parties statiques et tournantes dans les turbines et les compresseurs. La bonne abradabilité implique une certaine absence de rigidité, et une dureté suffisante pour résister à l'érosion, l'oxydation, la corrosion, le choc thermique et la combustion spontanée. Les abradables consistent en un mélange de différents éléments structuraux : matrice métallique, une phase de lubrifiant solide et un taux contrôlé de porosité. Le développement de la composition et de la structure des abradables a toujours été principalement empirique alors que les études théoriques se résument en peu de modèles schématiques établis sur des observations expérimentales. Dans cette thèse, nous initions un modèle qui servira à l'amélioration des structures des abradables. C'est une partie d'une plus large activité de recherche dans le cadre d'un projet européen visant à développer des abradables avec une durée de vie améliorée par le contrôle de la microstructure et son impact sur le comportement mécanique. La première activité était d'acquérir une compréhension supplémentaire de la relation entre l'abradabilité et la structure par le biais de description théorique améliorée. Une procédure d'analyse d'image est développée pour quantifier les paramètres géométriques des éléments structuraux. Elle est ensuite utilisée pour estimer quantitativement les propriétés thermomécanique de quelques revêtements de référence par la méthode des éléments finis. Une approche pour la prédiction des propriétés pour des revêtements avant leur réalisation est proposée et les outils de simulation nécessaires pour son application sont développés
Abradable seals are made for gas flux control in turbines and compressors. Good abradability implies reasonably low rigidity and sufficient hardness to resist to erosion, corrosion, oxidation, thermal choc and spontaneous combustion. Abradable materials consistent of a mixture of several structural elements: metallic matrix, solid lubricant phase and controlled amount of porosity. The development of composition and structure of abradables was until now mostly empirical using wear-maps, when theoretical studies resume to few schematic models established on experimental observations. In this thesis, we initiate a model that serves to structure improvement of abradables. It's a part of larger research activity within a European project aiming at developing enhanced abradables coatings by controlling the microstructure and its impact on mechanical properties. The first activity was to acquire more understanding on the relation between abradability and structure using morphological description of coatings. An image analysis approach was developed to quantify the geometrical parameters of structural elements. It is then used to get quantitative thermomechanical properties of some reference coatings by means of finite element analysis. A procedure for properties prediction for coatings before their spraying is proposed and the simulation tools necessary to its application created

Cette étude porte sur la caractérisation du comportement mécanique de mullite zircone et de zircon entre 1000 et l 300°C. Une caractérisation microstructurale fine des différentes nuances est tout d'abord réalisée, avec notamment de nombreuses observations en microscopie transmission. Ceci a pour but de mieux connaître la localisation et la composition de la phase vitreuse. La propagation des fissures à haute température est ensuite étudiée grâce à des essais de double torsion. La guérison des fissures observée au cours de ces essais est plus particulièrement étudiée dans le cas du zircon. Des mesures de spectrométrie mécanique ont aussi été réalisées pour mettre en évidence des mécanismes liés à la présence de phase vitreuse. Enfin une étude du comportement en fluage a été réalisée par des essais de flexion. Ces résultats sont complétées par une série d'essais sur des éprouvettes préalablement indentées ce qui permet de mieux comprendre le comportement à la rupture, et a montré l'existence d'un seuil dans le mode de propagation des fissures. Ces résultats ont pu être rapprochés de ceux obtenus en double torsion
The high temperature mechanical properties of mullite zirconia obtained by reaction sintering, and zircon have been studied. Numerous transmission electron microscopy observations have been conducted to obtain an accurate microstructural characterization, and a better knowledge of the glassy phase composition and localization. Crack propagation is then measured at high temperature using the double torsion technique. Crack healing observed during these tests is especially studied in the case of zircon. Internal friction measurements have also been conducted to try to characterize the glassy phase. In addition, the creep behavior has been studied using bending tests. These results are completed with others obtained on previously indented specimens to better understand the fracture behavior. A threshold has been observed in the crack propagation in zircon. These results are close to those obtained with the double torsion technique

Les premiers recyclages d’enrobés bitumineux à 50% sont apparus sur autoroutes françaises dans les années 1990 – une charte de l’innovation spécifique aux enrobés drainants intégrant 50% de recyclés fut notamment délivrée début 2002 (SETRA - CSTR, 2002). Un nouveau cycle de recyclage à fort taux de ces tout premiers enrobés a été entrepris ici ou là, depuis quelques années. Le multirecyclage des agrégats d’en-robé (AE) dans les mélanges d’enrobés bitumineux est de ce fait une problématique actuelle, qui va se gé-néraliser dans l’avenir, lorsqu’il faudra recycler des enrobés contenant déjà des enrobés recyclés plusieurs fois. Le projet visant à étudier le MUlti-Recyclage des Enrobés tièdes a été labellisé projet national (PN MURE). Une part du projet MURE regroupant des aspects scientifiques particuliers a été regroupé au sein du projet « IMPROVMURE », financé par l’Agence Nationale de la Recherche, et qui a débuté en mars 2014. L’objectif du projet « Innovation en Matériaux et PROcédés pour la Valorisation du MUlti-Recyclage des En-robés » (IMPROVMURE) est de fournir des éléments de réponse raisonnés et quantifiés, en laboratoire et sur sites pilotes, afin de faire du multi-recyclage des enrobés fabriqués à chaud et tiède. Les questions sociétales, environnementales, règlementaires ou normatives sont également prises en compte dans le cadre du projet. Un des objectifs du projet IMPROVMURE est l’étude des propriétés thermomécaniques des enrobés. C’est dans le cadre de cet objectif que s’inscrit le travail de thèse présenté dans ce document. Cette thèse est le fruit d’une collaboration entre le Laboratoire Génie Civil et Bâtiment de l’ENTPE (LGCB)/Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS) et l’entreprise EIFFAGE Infrastructures. 15 types d’enrobés ont été testés pour l’étude des propriétés thermomécaniques des enrobés multi-recyclés. Les enrobés diffèrent par leur condition de fabrication (Laboratoire ou chantier), leur procédé de fabrication (chaud ou tiède mousse), le taux d’agrégat d’enrobé introduit (0%, 40%, 70% ou100%) et le nombre de cycles de recyclage (un, deux ou trois). Trois caractéristiques ont été communes à tous les types d’enrobés fabriqués, sauf pour l’enrobé contenant 100% d’agrégats d’enrobé. La première est la même courbe granulométrique des granulats, la troisième est la teneur en liant de 5.4% en masse et la troisième est le type d’enrobé « Béton Bitumineux Semi-Grenu » (BBSG) de type 03 selon la norme EN 13108-1. Trois domaines du comportement des enrobés bitumineux ont été étudies : Viscoélasticité linéaire (VEL), couplage thermomécanique à basse température et fissuration à froid. Pour le domaine de comportement VEL, les enrobés bitumineux ont été étudiés à l’aide des essais de module complexe en traction-compression réalisés sur une large gamme de températures et de fréquences sur éprouvette cylindrique à l’ENTPE. Les résultats sont modélisés à l’aide du modèle analogique 2S2P1D qui a été développé au laboratoire LGCB de l’ENTPE. Des essais de propagation d’ondes ont aussi été réalisés. La méthode de détermination du temps de vol des ondes « P » et des ondes « S » et la méthode Impact Résonance sont utilisées. Ces essais utilisent des méthodes non destructives et faciles à réaliser. On peut ainsi calculer les valeurs de modules et de coefficients de Poisson des matériaux. Puis, le couplage thermomécanique à basse température est caractérisé à l’aide de l’essai de retrait thermique empêché (TSRST), qui utilise le même dispositif que l’essai de module complexe mais les éprouvettes utilisées sont de géométrie différente. Finalement des essais de propagation de fissure ont été réalisés avec des sollicitations monotones. La propagation de la fissure suivie utilisant la méthode de corrélation des images. Des estimations de la hauteur de fissure ont été faites sur la basse de la méthode DRCL développée à l’ENTPE
Reuse of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) is considered as one of the main solutions to cope with the objectives of worldwide sustainable development. In this way, the reuse of RAP in bituminous mixtures has been matter of study in previous papers (Chen et al., 2009; Kaur et al., 2013; Mogawer et al., 2012; Ru-bio et al., 2012; Sias Daniel et al., 2013; Valdés et al., 2011) and had concluded be economically profitable as well as had demonstrated the durability of the tested materials. Nowadays, new topics overcome dealing with how increase the RAP content and how many times RAP could be recycled. In France, a collaborative research and development project called “Multi-recycling of warm foam bitu-minous mixtures” (MURE) have brought together all the stakeholders involved in road construction. The pro-gram has run since March 2014. The scientific part of MURE project is IMPROVMURE project (Innovation for Materials and Processes for Improving the Multi-Recycling of Mixes). The overall budget of the project were €4.7M, €2.3M of which been provided by the ANR (National Re-search Agency) in the framework of the IMPROVMURE project, which has gotten under way in March 2014 and its main goal of characterizing the remobilization of the binder from recycled materials was the evalua-tion of the durability of mixes with the addition of binder. Thus, one objective of this project is to determine the thermomechanical properties of multi-recycled bi-tuminous mixtures, so in the context of this goal the current study was made. Likewise this investigation was a collaboration between the Tribology and System Dynamics Laboratory (LTDS) of the University of Lyon/ENTPE (“Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat” ) and the French company EIFFAGE Infra-structures. For this study 15 types of bituminous mixtures were tested, the bituminous mixtures were produced in the laboratory and construction site, also two different techniques were studied for mixtures elaboration: hot and warm using foamed bitumen in both cases, the RAP content on these were 0%, 40%, 70% and even close to 100% produced after several recycling operations (up to 3 cycles). All bituminous mixtures have 3 invariants: the first is the same aggregate grading curves (except the bituminous mixture with 100% of RAP). The second one is the total binder content (5.4% in total weight). The last is classified as BBSG-03 0/10 bitu- 15 minous mixture, as is specified in the European standards for classification of bituminous mixtures (NF EN 13108-1 - 2007). Three domains of behaviour were studied: Linear Viscoelastic behaviour (LVE), cracking behaviour at low temperature and the fracture behaviour at low temperature. The LVE was studied considering complex modulus tests on bituminous mixtures and were performed in tension/compression on cylindrical samples, thus LVE behaviour was then modelled with 2S2P1D rheological model, developed at Uni. of Lyon / ENTPE, for the other hand cracking behaviour at low temperature was studied considering Thermal Stress Restrained Specimen Tests (TSRST), and finally fracture behaviour at low temperature was studied with the crack propagation tests as a monotonic loading

Le role primordial de la liaison d'interface entre matrice et fibre ainsi que l'influence de la geometrie et de l'orientation des renforts ont ete demontres a partir des principes du renforcement. A l'aide des modeles de calcul correspondant aux recherches les plus recentes, des mecanismes de comportement thermomecanique ont ete elabores pour les materiaux composites organiques, metalliques et ceramiques. Une analyse des facies de rupture sous differentes sollicitations a permis de relier les mecanismes de comportement thermomecanique avec la capacite du materiau composite et de sa microstructure a transferer les contraintes macroscopiques au niveau de l'interface fibre-matrice. L'effet de l'endommagement et des imperfections de structure eventuels a ete etudie. Des techniques appliquees a la connaissance de la liaison interfaciale matrice-renfort ont ete developpees, une methode originale de caracterisation par analyse enthalpique differentielle a ete mise au point. Des materiaux composites performants correspondant aux besoins nouveaux des applications aerospatiales ont ete presentes. L'etude d'un procede d'elaboration d'un materiau composite economique a base d'aluminium renforce par des fibres de carbone, obtenu par cofilage a ete faite. L'importance du developpement des matrices intermetalliques et ceramiques et des materiaux composites carbone-carbone a ete mise en evidence pour les emplois a tres haute temperature des projets futurs

Cette recherche s'inscrit dans un projet visant a maîtriser la tenue mécanique des réfractaires utilises dans les réacteurs métallurgiques. Cette problématique est complexe en raison de la structure composite des revêtements réfractaires, de la nature des matériaux dont le comportement est fortement non linéaire et des sollicitations (thermique, mécanique et chimiques) couples et peu connues. Les modèles numériques développes a cet effet doivent notamment intégrer une description fine des transformations et des mécanismes mis en jeu dans les matériaux. Cette étude apporte une contribution en enrichissant la base de donnée des réfractaires non-faconnes au travers d'essais thermomécaniques de compression, flexion et de dilatation thermique et d'essais d'analyse thermique (at gravimetrique et at differentielle). Une modélisation est proposée à différentes échelles pour caractériser d'une part la cinétique de déshydratation du béton réfractaire et d'autre part l'évolution des propriétés thermodestructions en fonction de sa composition minéralogique. Un modèle macroscopique simple mais intégrant le changement de phase est identifie et utilise dans un calcul de structure pour prédire la tenue mécanique de la couche de sécurité d'une poche a acier dans la phase de séchage. Les calculs de structure sont valides par les observations in situ de fissuration et de dégradation des revêtements. Ce travail contribue par sa démarche a faciliter le choix des matériaux adaptes au secteur métallurgique.

Etude physicochimique des films dielectriques (pp, pet, ps). Etude des variations dimensionnelles et capacitives des condensateurs en fonction de la temperature. Etude du coefficient de temperature et recherche de methodes de calcul theorique de ce parametre

Ce travail, en amont du projet WIBIO portant sur le développement de films d’emballage alimentaire partiellement biosourcés, a pour but de caractériser et de comprendre les relations entre la structure et les propriétés thermomécaniques de l’amidon et du Gaïalène, mélange à base d’amidon et de polyoléfine. L’étude des amidons natifs souligne l’influence de l’eau sur leurs propriétés thermiques ainsi que la difficulté de les déstructurer sans induire de recristallisation. La caractérisation thermomécanique des amidons thermoplastiques plastifiés par l’eau ne permet pas de trancher entre les effets de masse moléculaire et de composition. Malgré un taux d’étirage élevé, aucun phénomène significatif d’orientation n’a cependant pu être mis en évidence. L’étude de tri-esters d’amidon, obtenus par substitution des groupements OH de l’amidon par des chaînes alkyles, montre que ces matériaux hydrophobes présentent une structure en feuillets dans laquelle les chaînes amylacées sont confinées dans des zones planaires séparées par les chaînes alkyles. La composition des amidons n'affecte pas les propriétés thermiques. La longueur des chaines alkyles induit par contre une réduction drastique de la ductilité, dès lors qu'elles ont la capacité de cristalliser. Le suivi par diffraction X in-situ de l’évolution structurale sous étirage des matériaux amorphes révèle une orientation progressive des chaînes amylacées selon l’axe de sollicitation durant l’étirage
The present work, carried out in the frame of the WIBIO project which deals with the development of partly bio-based food packaging, is aimed at understanding relationships between structure and thermo-mechanical properties of starch based films.The study of native starches underlines the influence of water on the thermal properties and the difficulty to achieve destructuration without promoting recrystallization. Mechanical characterization of water plasticized thermoplastic starch does not enable to conclude on the respective influences of molar mass and composition. Also, in spite of achieving a fairly large draw ration, no significant orientation phenomenon is revealed from X-ray analysis. Structural investigations of starch triesters, obtained by full substitution of starch OH groups by alkyl chains, show that these hydrophobic materials display a sheet-like structure in which the amylaceous chains are confined in planar zones separated by extended alkyl chains. Starch composition has no influence on the thermal properties of these materials. On the contrary, alkyl chain length induces a drastic reduction in drawability, as soon as the chains are long enough to interpenetrate and crystallize. In-situ X-ray diffraction experiments reveal the gradual orientation of amylaceous chains towards the draw axis during the stretching of fully amorphous compositions

L'utilisation des céramiques à usage thermomécanique est limitée par leur fragilité. Parmi les voies proposées pour augmenter leur résistance et leur ténacité à la rupture, la dispersion de particules de zircone (ZrO2) dans une matrice céramique (ZrO2, Al2O3, mullite, Si3N4, SiAlON. . . ) permet d'obtenir un renforcement particulièrement remarquable. L'optimisation des paramètres d'élaboration en vue d'obtenir des matériaux présentant des propriétés thermomécaniques améliorées· dans le cas du renforcement d'une matrice Al2O3 a fait l'objet de notre étude. Les mécanismes de renforcement étant basés sur la transformation cristallographique quadratique-monoclinique de la zircone, elle-même liée à la taille des particules dispersées, une attention particulière a été accordée à l'optimisation de la microstructure et de 1a qualité de la dispersion de la zircone, Les différentes étapes de la préparation des matériaux ont été passées en revue : choix des poudres de départ, optimisation des conditions de mise en suspension aqueuse, de broyage, de séchage, de mise en forme et de frittage ; dans le cas d'un procédé faisant appel à un sel organique précurseur de la zircone, la mise au point des conditions d'hydrolyse, de séchage et de calcination de celui-ci ont également retenu notre attention.

Des emetteurs d'infrarouge electriques ont ete utilises comme sources de chaleur au cours du sechage sous fortes densites de puissance de deux types de materiaux dont les caracteristiques thermophysiques, les proprietes radiatives et les eclairements recus ont ete obtenus par des techniques appropriees. Les cinetiques de sechage d'un produit granulaire (sable de riviere) en fonction des principales variables du procede nous ont permis de verifier la validite de l'analogie de colburn en presence de flux de chaleur et de matiere eleves. Les courbes du sechage et de temperature ont ete interpretees par un modele a front ou le produit est suppose opaque vis-a-vis du rayonnement. Etendu a l'echelle d'un sechoir continu, ce modele a clairement mis en evidence l'avantage d'un chauffage radiatif intense en termes de longueur d'appareillage. L'etude experimentale a ete ensuite etendue au cas d'une colle hydrosoluble, produit mince et semi-transparent. Ces essais, associes a un modele diffusif approprie et a un algorithme d'optimisation, ont permis l'identification d'un coefficient de diffusion apparent de l'eau en fonction de la temperature et de l'humidite. Notre modele, associe a un bilan thermique global, a ete ensuite utilise pour simuler les courbes de sechage et de temperature du film de colle pour d'autres conditions operatoires