Dissertations / Theses on the topic 'Fer silicium alliage'

Des revêtements fer-silicium-carbone ont été réalisés par deux techniques différentes (projection d'alliages fondus et pulvérisation cathodique), sur des substrats de fer, fonte et verre et pour des teneurs variables en silicium et carbone. L'analyse structurale par diffraction de rayons X (en mode thêta/2 thêta et en incidence rasante) et par réflectométrie et l'emploi de fentes de Sollers ont conduit à une caractérisation détaillée et précise des revêtements (épaisseur texture, présence des différentes phases). L'étude des propriétés électrochimiques reposant sur la mesure du potentiel de corrosion et la résistance à la polarisation et sur la détermination de courbes de polarisation complètes a permis de se faire une représentation de l'ensemble des processus électrochimiques. Les résultats obtenus conduisent à une meilleure compréhension de l'influence du substrat et de celle de la composition et de l'épaisseur des revêtements considérés, sur leurs propriétés structurales et électrochimiques qui, dans certains cas, s'avèrent être très différentes des propriétés du matériau massif

Combiner, dans une meme piece, les proprietes mecaniques des metaux ferreux a la legerete des alliages d'aluminium est tres interessant pour des applications automobiles. Dans ce cas, l'interface subira d'importantes contraintes, il devient alors necessaire de creer une liaison metallurgique entre les deux metaux. Ce travail traite donc de l'etude et de la realisation de ce type de piece par moulage en coquille par gravite. Apres un etat de l'art sur le sujet, l'etude de la reactivite chimique a ete effectuee afin de determiner le mecanisme et la cinetique de l'assemblage entre un substrat ferreux solide et un alliage aluminium-silicium liquide. Trois types d'experiences ont ete realisees. 1) les etudes de mouillages ont permis de definir les conditions favorables a l'initiation de l'interaction. 2) des couples semi-infinis ont ete utilises pour comprendre la reactivite du fer pur, d'un acier bas carbone et d'une fonte a graphite spheroidal sur des alliages d'aluminium ; ceci en faisant varier separement trois parametres : la teneur en si du metal liquide, le temps et la temperature de reaction. 3) l'etude cinetique est realisee par aluminiage au trempe (un alliage de fonderie tres courant est utilise: l'as7go, 3sb contenant 7% massique de si, 0,3% en masse de mg et 0,15% en poids de sb comme affinent). De petites plaquettes de metal ferreux sont immergees dans l'alliage fondu puis trempees a l'eau en moins de 1s. Quatre parametres d'immersion sont modules separement : la temperature de l'interaction, la duree de l'aluminiage, la teneur en fer du bain et l'agitation du metal liquide. Les resultats de ces etudes menees sur interfaces modeles ont permis de definir les conditions adequates a l'etablissement de la meilleure liaison metallurgique continue entre une matrice en as7go,3sb et une fonte gs. Une piece bimetallique a ete fabriquee avec succes par fonderie coquille gravite.

La technique de solidification rapide par le procede de l'ecoulement planaire permet d'elaborer, a l'air, des rubans fer silicium avec exces en silicium, pratiquement impossibles a obtenir par des moyens traditionnels de mise en forme. On discute de l'influence de nombreux parametres experimentaux de la coulee sur la qualite et la geometrie des rubans. La grande flexibilite et la tenue mecanique des rubans, en font un produit pouvant convenir a des applications technologiques. Une faible quantite d'elements metalloides, une maitrise rigoureuse de la recristallisation, en permettant le developpement de la taille des grains et de la texture optimale, conferent a ces rubans, a cinquante hertz, des proprietes magnetiques nettement superieures a celles de toles a grains non orientes (pertes trois fois plus faibles) et qui sont, compte tenu des differences d'epaisseurs, proches des performances des toles a grains orientes. L'incidence de l'ordre atomique sur les proprietes magnetiques a ete etudiee. Ce phenomene est considere a la lumiere d'observations par microscopie electronique de l'evolution de la microstructure et de l'interaction entre les parois de domaines magnetiques et les parois d'antiphase

La degradation des caracteristiques magnetiques d'alliages fe-3% si, orientes et non orientes, avec les deformations plastiques, est mise en evidence a l'aide d'un dispositif experimental adapte aux eprouvettes de traction. La degradation la plus importante survient entre 0 et 5% de deformation, du fait de l'existence du palier de luders. Une analyse par diffraction des rayons x montre la preponderance des micro-deformations residuelles devant les contraintes internes a grande echelle. Ce resultat est confirme par des mesures complementaires d'ecrouissage isotrope et cinematique, puis par une etude microscopique du couplage magnetoelastique. Cette derniere met en evidence le role joue par les differentes configurations des dislocations sur la structure en domaines magnetiques. L'apparition soudaine de domaines transverses autour de 5% de deformation semble etre responsable de la stagnation des degradations magnetiques. L'application de ces resultats a la mise en forme de toles de stators et rotors conduit, par l'intermediaire de mesures de microdurete vickers, a l'obtention de cartes tridimensionnelles reliant les caracteristiques magnetiques a la distance au bord de decoupe. Ceci permet l'amelioration de la modelisation par elements finis des machines electriques, en particulier la prevision des pertes de puissance

Cette thèse porte sur l'étude des propriétés structurales, mécaniques et magnétiques de tôles FeSi et FeSiAl soumises à des traitements thermiques conventionnels et des traitements thermochimiques de nitruration. La surface des échantillons nitrures révèle la présence d'une couche biphasée de nitrures de fer. Une microstructure en aiguilles, accompagnée d'une évolution de la taille des grains est également observée à l'intérieur de la matrice des échantillons nitrurés en lit fluidisé. Cette morphologie est fonction de la température, du temps de nitruration et du débit de gaz. Une analyse fine de la composition des couches de combinaison et de diffusion révèle la présence de fer et d'oxydes de fer en extrême surface. Par ailleurs, les mesures mécaniques locales montrent comment la microdureté évolue avec les paramètres de nitruration. Des mesures magnétiques (aimantation, cycle d'hystérésis) sur des échantillons nitrurés ont montré une augmentation du champ coercitif et des pertes par hystérésis en relation avec la présence des couches de nitrures de fer en surface. Ces couches de nitrures présentent des propriétés magnétiques semi-dures qui pourraient être exploitables en technologie de l'électrotechnique.

Depuis 1988, l'alliage ferromagnétique de composition Fe 7 3, 5Cu 1Nb 3Si 1 3 , 5b 9 (Finemet) est étudié pour ces propriétés magnétiques douces remarquables, combinant les avantages des amorphes à base de fer et ceux des amorphes à base de cobalt. Ces propriétés sont reliées à l'état nanocristallin, constitué de nanograins magnétiques de -Fe(Si) dispersés dans une matrice amorphe magnétique. Pour obtenir cette nanostructure, nous avons utilisé, pour la première fois sur des alliages Fe-(Cu)-Si-B-(Nb, Zr, Mo) bruts de trempe, un traitement thermochimique de nitruration. Ce traitement nécessite un temps de recuit plus élevé par rapport à celui utilisé habituellement pour un traitement thermique conventionnel. Cette étude montre qu'une structure nanocristalline peut être obtenue après TTN (520°C, 6 h), dans les échantillons contenant un élément inhibiteur (Nb, Zr, Mo). La nature de l'élément influence la taille de grains, la teneur en silicium dans -Fe(Si) et la fraction cristallisée. L'étude magnétique a permis de corréler l'obtention de bonnes propriétés magnétiques douces avec la structure nanocristalline. L'étude des échantillons nanocristallisés par TTN (520,6), montre une pénétration partielle de l'azote ; ceci est expliqué par la présence d'une phase amorphe résiduelle qui ralentit la diffusion de l'azote. Dans les zones nitrurées, nous avons détecté la formation de fer pur. La formation de la phase -Fe lors du processus de nitruration est expliquée par la bonne affinité du silicium avec l'azote, conduisant à l'apparition probable de la phase Si 3N 4. Ceci entraîne une augmentation de la température de Curie de la fraction cristalline. La nitruration conduit également à une diminution de la magnétostriction, en accord avec une fraction cristalline plus importante et entraîne une augmentation de H C du fait de la présence de Fe 4N. Nous avons proposé un mécanisme de nitruration dans ces échantillons et montré l'influence de la nitruration sur les propriétés magnétiques douces.

La realisation d'un dispositif de solidification rapide sous atmosphere controlee permet l'elaboration de rubans fer-silicium avec un exces de silicium (6,5% masse) dont l'etat de surface est ameliore par rapport a celui de rubans trempes a l'air. Un bon controle de parametres de coulee conduit a l'elaboration de rubans de qualite et geometrie correctes et reproductibles. Les proprietes magnetiques a faible frequence (0-50 hz), placent ces alliages a un niveau legerement inferieur a celui des alliages industriels a grains orientes, mais nettement au-dessus des alliages a grains non orientes qui ont une texture voisine de celles des rubans. La chute des proprietes quand la frequence augmente n'est pas observee sur les rubans, conferant a ceux-ci des proprietes a 400 hz meilleures que celles des alliages industriels a grains orientes ou non. Pour un large domaine d'induction, des equations parametriques simples peuvent representer les courbes d'aimantation experimentales. L'etude de la decomposition en serie de fourier met en evidence divers aspects physiques qui influencent l'allure de ces courbes (mecanismes d'aimantation, courants induits)

La mécanosynthèse, découverte dans les années 70, est un procédé prometteur dans le domaine d'élaboration des phases hors équilibre présentant des propriétés physiques intéressantes dans différents domaines d'applications manocomposites, nanocéramiques, superalliages, phases hautes températures, phases amorphes, solutions solides sursaturées etc. Cependant, il existe des lacunes considérables dans les connaissances de base relatives à ce procédé. Pour cela des modélisations numériques du processus de mécanosynthèse dans des broyeurs planétaires et horizontaux ont été effectuées. Par ailleurs, l'amorphisation du système Fe - Si (cote riche en Fe) et l'augmentation de la concentration Si dans le Fe ont fait l'objet de nombreuses études motivées par les bonnes caractéristiques magnétiques de ce matériau. Se fondant sur son apport considérable dans le domaine de formation de phases amorphes et de solutions solides sursaturées, nous avons utilisé la mécanosynthèse pour l'élaboration d'alliages Fe - Si. Différentes études de diffractions des rayons x, de microscopie électronique en transmission (MET) et à balayage (MEB), de calorimétrie différentielle à balayage (CDB) de spectroscopie Mossbauer et de caractérisation magnétique ont été effectuées. Le chapitre 1 est une étude bibliographique des différentes applications de la mécanosynthèse suivie d'une analyse des différentes approches de mécanisme de transformations de phase sous tel type de sollication. La seconde partie du chapitre 1 porte sur les intérêts des alliages Fe - Si (cote riche Fe) dans le domaine magnétique suivie d'une analyse des différents travaux portant sur les transitions de phases induites par mécanosynthèse dans ce système. Le chapitre 2 est consacré à l'étude des paramètres physiques pilotant les transformations de phases par mécanosynthèse. Le chapitre 3 traite les transformations de phases induites par mécanosynthèse dans les alliages Fe - Si (cote riche fer). Les résultats expérimentaux montrent l'obtention d'une phase amorphe et d'une solution solide sursaturée du Si dans le Fe jusqu'à 37. 5% At. Si. Pour les teneurs en Si inférieures à 15% At. Le désordre chimique dans la solution solide A2 se fait d'une façon aléatoire suivant une loi binomiale dans une structure de coordinence 8. Pour les concentrations supérieures, l'état désordonné se présente sous forme de combinaison de plusieurs états de coordinence allant de 8 à 14. Les poudres synthétisées sont magnétiquement dures (coercitivité de l'ordre de 17 K A/M)

Depuis leur fabrication jusqu'a leur utilisation dans des dispositifs électrotechniques, les tôles ferromagnétiques sont soumises a de nombreuses déformations élastiques et plastiques. Le présent travail porte sur l'étude des phénomènes magnetomecaniques des matériaux les plus utilises dans le génie électrique, les tôles fer silicium a grains non orientes. Un dispositif expérimental a été mis au point et permet la caractérisation magnétique des matériaux sous sollicitation mécanique. Ainsi, le matériau est soumis a une contrainte homogène de traction élastique, appliquée dans sa direction de laminage. Parallèlement, un dispositif d'excitation magnétique bi axial impose, dans la tôle, une induction de direction fixe par rapport a l'axe de la contrainte, mais réglable, a discrétion, par le manipulateur. Une méthode numérique de contrôle asservit l'induction a une forme d'onde sinusoidale. Un réseau de caractéristiques magnétiques a donc pu être obtenu, pour différentes directions d'induction, comprises entre 0 et 90 par rapport a l'axe de laminage, et pour plusieurs valeurs de contrainte de traction appliquée. La variété des évolutions observées, en fonction de l'angle entre l'induction dans la tôle et la contrainte, trouvera un début d'explication dans la tentative d'analyse d'un comportement microscopique très complexe. L'intégration de la contrainte au modèle de pertes magnétiques développe par g. Bertotti sera, par ailleurs, étudie.

Dans le cadre des applications employant des materiaux ferromagnetiques aux hyperfrequences, nous avons etudie les proprietes magnetiques et electriques de couches minces ferromagnetiques metalliques et dielectriques deposees par pulverisation ionique. Le premier volet de ce memoire se rapporte a l'installation de depot. Des parametres cles tels que l'orientation de la cible et la temperature du substrat font l'objet d'une analyse approfondie. Cette etude a permis ainsi d'aboutir a l'obtention de couches denses de qualite maitrisee. Sur la base de ces preliminaires, des films minces microcristallises de co-fe-si-b ont ete elabores et caracterises. L'analyse des proprietes magnetiques statiques et dynamiques en fonction des conditions experimentales montre qu'elles sont particulierement sensibles aux deux parametres: temperature de depot et bombardement ionique. Leur controle a permis ainsi de realiser des couches presentant a la fois des permeabilites elevees a basse frequence et de fortes pertes a des frequences plus hautes. En dernier lieu, l'accent est mis sur la realisation et l'etude de couches resistives de b-n et de fe-b-n. Nous montrons qu'il est possible d'obtenir, grace a un bombardement simultane d'ions azote de la couche en croissance, des depots nitrures de concentration en azote variable dans l'intervalle 0-50 pour cent. Concernant les depots de fe-b-n, une forte dependance des caracteristiques electromagnetiques vis-a-vis de la composition a ete observee. Selon la concentration de fer, les proprietes du compose evoluent d'un caractere fortement ferromagnetique et conducteur, a un comportement tres resistif mais a faible induction a saturation

Alléger les matériaux de structure est aujourd'hui une nécessité, en particulier dans le domaine des transports. Les métaux ferreux lourds sont ainsi remplacés par des alliages légers comme les alliages aluminium-silicium. Pour conserver de bonnes propriétés mécaniques, ces alliages sont soit renforcés localement par des inserts ferreux, soit intégrés dans des assemblages acier/alliages légers. Dans tous les cas, il est essentiel de maîtriser la chimie d'interface du couple fer/alliage Al-Si. Dans ce but, de nouvelles données ont été acquises sur les équilibres entre phases dans le système ternaire Al-Fe-Si ainsi que sur la cinétique et le mécanisme des réactions chimiques se produisant à des interfaces entre fer solide et alliage Al-13at % Si liquide. Ces interfaces ont été caractérisées mécaniquement par push-out afin de relier tenue mécanique du joint et croissance d'une zone de réaction. Des assemblages réalisés par soudo-brasage laser ont également été étudiés

Dans un contexte d'intégration des dispositifs de conversion d'énergie de petite puissance, le travail de thèse présenté porte sur la réalisation de micro-bobines intégrées sur silicium. Les contraintes liées à ce type d'intégration résident dans la mise au point, la compatibilité des procédés technologiques contribuant à la fabrication du système complet et le coût de fabrication. Dans un premier temps, une étude bibliographique nous a permis de faire une synthèse sur les structures intégrables de micro-bobines ainsi que sur les matériaux conducteurs et magnétiques et leurs techniques de dépôt. Une fois les objectifs fixés, notamment concernant la nature des matériaux à déposer, nous avons mis au point les dépôts électrochimiques et les procédés photolithographiques de résines épaisses destinées à la réalisation de moules. Ces résines doivent résister à la fois à des contraintes chimiques et physiques fortes. Une première structure de micro-bobine de type spirale a été dimensionnée et le processus de fabrication a été identifié. En parallèle, des motifs spécifiques de forme bien définie ont été étudiés puis réalisés afin de caractériser les couches déposées par électrochimie, en termes de résistivité, perméabilité et composition de l'alliage. La dernière partie de la thèse a consisté à appliquer ce procédé de fabrication à une seconde structure de bobine dont la géométrie a été définie dans le but de réduire le nombre d'étapes technologiques. Actuellement les premiers prototypes de ces bobines ont été réalisés avec de faibles épaisseurs de matériaux. Ceci nous a permis de valider les procédés de fabrication de ces dispositifs<br>In the context of integration of low power DC-DC converters, the topic of this work consists in studying the integration of inductors on silicon. The difficulties of this kind of integration are related to the development, the compatibility of the whole technological processes, which are used for fabricating the complete system, and the manufacturing cost. First, a bibliographical synthesis has been made on the integrated inductors as well as conducting and magnetic materials and their deposit techniques. Once we have set the objectives, in particular the nature of the used materials, we have developed the electrochemical deposits and the thick photoresists processes that are required for the fabrication of moulds. These photoresists must withstand to chemical and physical constraints. A first structure of spiral type inductor has been calculated and the fabrication process has been determined. In the same time, specific devices have been studied then realized in order to characterize the electrochemical deposited layers in terms of resistivity, permeability and alloy composition. The last part of this thesis consists in applying this fabrication process to a second type of structure, which have been studied with the aim of reducing the number of technological steps. Currently, the first prototypes of these two kinds of inductors have been fabricated with low thickness materials layers. These prototypes confirm the feasibility of these devices

Au cours de la dernière décennie, les alliages de fonderie Al-Si ont été utilisés de plus en plus comme une alternative appropriée à la fonte dans la fabrication de composants de moteurs (par exemple les culasses). Les objectifs du projet étaient d'étudier l'effet des éléments tels que le cuivre, le magnésium et le fer sur les défauts de solidification, et sur l'évolution des phases poste-eutectiques les alliages de fonderie Al-Si. Tout d’abord, les travaux antérieurs sont soigneusement examinés afin de mieux comprendre les charges de fatigue thermomécanique, les caractéristiques, les exigences et les matériaux applicables dans les composantes du moteur. Par la suite, les défauts de solidification (tendance de fissuration à chaud (HTS) et microporosité) des alliages à base d’Al-Si ont été évalués. En augmentant la teneur en Cu et en Fe des alliages, la valeur de HTS et de microporosité ont été augmentées. Les indices théoriques de fissuration à chaud ont été simulés avec un modèle de microségrégation multiphasique avec rétrodiffusion dans la phase primaire «multiphase back diffusion model». La corrélation obtenue entre les résultats expérimentaux (HTS) et les résultats simulés est excellente. L’effet de la composition chimique (Cu, Mg et Fe contenu) dans les alliages Al-Si sur l'évolution de la microstructure ont donc été étudiées. Les microstructures à l'état de coulée et à l'état de traitement thermique de mise en solution (SHT) ont été évaluées par les microscopies optique/électronique. Deux intermétalliques contenant du Mg (Q-Al5Cu2Mg8Si6, π-Al8FeMg3Si6) qui apparaissent avec une couleur grise sous le microscope optique ont été discriminés par des attaques chimiques que nous avons développées. L’analyse calorimétrique différentielle à balayage (DSC) a été utilisée pour examiner les transformations de phase survenant au cours du processus de chauffage et de refroidissement. Les calculs thermodynamiques ont été effectués pour évaluer la formation de la phase à l'état d'équilibre et hors-équilibre. Les résultats ont démontré que la séquence de solidification et la stabilité des intermétalliques contenant du Cu/Mg ont été fortement influencée par la composition chimique des alliages. La phase Q-Al5Cu2Mg8Si6 a été solidifiée soit à la même température ou plus tôt que la phase θ-Al2Cu en fonction de la teneur en Cu de l'alliage. Par ailleurs, les phases Q-Al5Cu2Mg8Si6 et π-Al8FeMg3Si6 qui étaient solubles à 505℃ dans l'alliage Al-7Si-1.5Cu-0.4mg, sont restées presque intactes dans l'alliage Al-7Si-1.5Cu-0.8mg wt.-%. Bien que l’intermétallique-AlCuFe a été à peine observé dans la microstructure de coulée, la réaction entre la phase primiare α-Al avec la phase β-Al5FeSi a causé la formation de la phase N-Al7Cu2Fe au cours de la mise en solution. La transformation de phase à l'état solide de la phase β-Al5FeSi à la phase N-Al7Cu2Fe a également été étudiée.<br>Over the past decade, Al-Si based foundry alloys have increasingly been used as a suitable alternative for cast iron in the fabrication of engine components. This project was aimed to study the effect of Cu, Mg and Fe elements on solidification defects (hot rearing tendency and microporosity), and on evolution of post eutectic phases in the Al-7Si (wt.-%) based alloys. Initially, the previous works and the most pertinent literatures were thoroughly reviewed to elaborate the thermo-mechanical fatigue loads, characteristics, requirements and materials applicable in engine components (mainly cylinder-head). Subsequently, the solidification defects of the Al-Si based alloys were evaluated. By increasing Cu and Fe content of the alloys, the hot tearing sensitivity and the microporosity content of the alloys were both enhanced. Multiphase back diffusion model was utilized to simulate the theoretical hot tearing indices. A very good correlation was obtained between the experimental and the theoretical hot tearing indices. Effect of the chemistry (Cu, Mg and Fe content) on microstructure evolution of the Al-Si foundry alloys was consequently studied. As-cast and solution heat treated (SHT) microstructures of the alloys were evaluated by optical- and electron-microscopy. Two etchants were developed to discriminate the Mg-bearing intermetallics (Q-Al5Cu2Mg8Si6, π- Al8FeMg3Si6) under optical microscope. Differential scanning calorimetry (DSC) was utilized to examine the phase transformations occurring during heating/cooling process. Thermodynamic computations were carried out to assess the phase formation in the equilibrium/non-equilibrium conditions. According to the predicted/experimental results, the solidification sequence and the stability of Cu/Mg bearing intermetallics are strongly influenced by the chemistry of the alloys. Q-Al5Cu2Mg8Si6 phase was solidified either at the same temperature or earlier than θ-Al2Cu phase depending the Cu content of the alloy. Moreover, Q-Al5Cu2Mg8Si6 and π- Al8FeMg3Si6 which were soluble at 505℃ in the alloy Al-7Si-1.5Cu-0.4Mg, remained almost intact in the alloy Al-7Si-1.5Cu-0.8Mg wt.-%. Tough the AlCuFe- intermetallic was barely observed in the as-cast microstructure, the reaction of α-Al with the β-Al5FeSi phase caused the formation of the N-Al7Cu2Fe phase during SHT. The solid state phase transformation (precipitation temperature and mechanism) of β-Al5FeSi to the N-Al7Cu2Fe phase was also investigated.

Le but de ce travail consiste a elaborer des materiaux magnetiques doux fer-silicium-aluminium et fer-silicium par depot chimique en phase gazeuse et de comparer leurs proprietes magnetiques a celles d'alliages industriels. Les interactions surface metallique-phase gazeuse halogenee conduisent des les premiers instants a une germination epitaxique des composes fer-silicium-aluminium puis a une solution solide sous-jacente apres diffusion. Les teneurs en silicium et/ou en aluminium ainsi que les gradients de concentration obtenus dependent des conditions de depot (procedes statique et dynamique, nature et composition des gaz, temperature, duree de traitement et nature des substrats). Des etudes cinetiques ont ete realisees et leurs interpretations sont basees sur les observations effectuees par microscopie optique et electronique et radiocristallographie. Les proprietes magnetiques et magnetomecaniques de ces alliages sont donnees. L'enrichissement en silicium et/ou en aluminium permet de reduire considerablement les pertes magnetiques, les constantes de magnetostriction et les effets magnetomecaniques (capacite d'amortissement de vibrations, emission magnetoacoustique)

Depuis environ 40 ans, il existe un modèle séismologique fiable (appelé PREM pour Preliminary Reference Earth Model) qui rend compte des propriétés élastiques (vitesse de compression - Vp, vitese transverse - Vs, et masse volumique - ρ) du noyau terrestre, mais il n’existe pas de consensus clair sur la composition chimique qui peut correspondre à de telles propriété s aux températures et pressions souhaitées. Tandis que le fer a des propriétés élastiques qui sont proches de celles du noyau interne, le fer est trop lourd pour expliquer, à lui seul, la masse volumique du noyau terrestre. À la lumière de ces connaissances, et grâce à une série d’arguments cosmochimiques et géochimiques, le silicium comme impureté a été proposé pour expliquer la différence entre les propriétés du Fe seul et du modèle PREM. En utilisant une combinaison de diffraction des rayons-X en synchrotron et la technique acoustique picoseconde, ρ et Vp des alliages Fe-Si et Fe-Ni-Si ont été mesurés à des pressions dépassant 1 Mbar et 2000 K. Les données obtenues nous permettent une détermination précise des relations vitesse-masse volumique, des équations d’état P-V et P-V-T, ainsi que des rapports axiaux pour ces alliages. Ces résultats sont utilisés pour discuter des propriétés élastiques des alliages Fe-Si à haute pression – haute température pour fixer des contraintes sévères sur l’abondance de Si dans le noyau terrestre interne<br>For nearly 40 years, there has been a robust seismological model (PREM - Preliminary Reference Earth Model) which reports the elastic properties (compressional velocity - Vp, shear velocity - Vs, and density - ρ) of the Earth’s core, and yet there is still no clear consensus on the chemical composition which can match such properties at relevant pressures and temperatures. While iron has elastic properties which are close to those of the solid inner core, iron alone is too heavy to match the density of the inner core. In light of this, and based on a series of cosmochemical and geochemical arguments, Si has been proposed for many years in varying quantities as a material which could explain the difference in material properties between Fe and PREM. Using a combination of Synchrotron X-ray Diffraction and Picosecond Acoustics, ρ and Vp of Fe-Si and Fe-Ni-Si alloys have been measured to pressures and temperatures exceeding 1 Mbar and 2000 K. Obtained data allows an accurate determination of Velocity-Density relations, both P-V and P-V-T equations of state, and axial ratios of a variety of geophysically important Fe-Si and Fe-Ni-Si alloys. These results are used to discuss the elastic properties of Fe-Si alloys at high pressure - high temperature conditions to place tight constraints on Si abundance in the Earth’s inner core

La caractérisation 2D/3D et l’analyse d'images ont permis d’estimer les changements microstructuraux liés à : différents taux de Fe, Mn et Sr, au procédé de moulage (Coulée coquille par Gravité vs. Procédé à Modèle Perdu, PMP) et au traitement thermique de mise en solution d’un alliage A319. L'évolution de la microstructure avec les éléments d'addition a aussi été étudiée par analyse thermique. La microstructure est constituée d'inclusions dures (Si eutectique, intermétalliques au Fe et phases Al2Cu) et de pores. L'effet sur les propriétés mécaniques a été évalué par dureté Vickers et essais de traction. L’observation de l’endommagement en surface d’alliages A319 avec différentes teneurs en Fe est effectuée in situ au cours de l'essai de traction afin de suivre l'évolution et la localisation de la déformation et des fissures. La corrélation d’images numériques et la fractographie ont mis en évidence le rôle des intermétalliques au Fe dans l'amorçage et la propagation des fissures. Des essais de traction sur des échantillons A319 PMP avec deux conditions de traitement thermique ont été effectués in situ sous tomographie de laboratoire. Les mesures de déformation par corrélation de volumes numériques et les mécanismes d'endommagement observés montrent que les fissures s’amorcent aux inclusions dures dans les zones de concentration de contraintes, surtout autour des pores, et se propagent souvent par la rupture des phases Al2Cu, des intermétalliques au Fe, et du Si eutectique, plutôt que par leur décohésion de la matrice<br>2D and 3D characterization and image analysis have been performed to measure the microstructural changes associated with: different Sr, Fe and Mn levels, the casting process (Gravity Die Casting vs. Lost Foam Casting, LFC) and the solution heat treatments in A319 alloy. The evolution of microstructure in Al-Si-Cu alloy with different alloying elements addition was also studied by thermal analysis. The microstructure consists of hard inclusions, i.e. eutectic Si, iron-intermetallics and Al2Cu phases, and pores. The effect on mechanical properties of the alloys has been monitored by Vickers hardness measurement and tensile tests. Surface damage observations are performed on A319 alloys with different Fe content during in-situ tensile test, which allows following the development and localization of the deformation and cracks. Digital image correlation measurement and fractography highlighted the role of iron-intermetallics in the cracks initiation and propagation. Tensile tests on LFC A319 samples with two different heat treatment conditions were performed in-situ under Laboratory Computed Tomography. Strain measurements from digital volume correlation and observed damage mechanisms show that cracks initiate at hard inclusions in the areas with sufficient stress concentrations, which are mainly provided by large pores, and often propagate through the fracture of Al2Cu, iron-intermetallics, as well as through Si particles rather than by their decohesion from the matrix

L'alliage hypoeutectique A319 est largement utilisé dans l'industrie de l'automobile grâce à son excellent rapport poids/résistance, à sa facilité de mise en forme et à sa bonne résistance à la corrosion. Ce présent travail a été effectué afin de déterminer les effets de divers paramètres métallurgiques sur les caractéristiques des intermétalliques de fer et sur la phase silicium eutectique dans les alliages Al-Si-Cu (319). Parmi ces paramètres, on cite la surchauffe (950 °C), la surmodification par le strontium (Sr), l'interaction entre le strontium (agent de modification) et le phosphore (agent d'affinage de silicium primaire) et l'addition de T1AI3. Concernant les essais mécaniques, seules les éprouvettes préparées à 750 °C ont été réalisées. La coulée à haute température (950 °C) était difficile à cause de l'échappement du métal liquide à travers les fermetures du moule. L'analyse de ces essais mécaniques ont prouvé l'effet anormal du phosphore sur la limite ultime (L.U) et sur la limite élastique (L.É). Cet effet s'explique par des réactions entre le strontium et le phosphore produisant, par conséquent, des composés complexes. La surchauffe a entraîné une augmentation de la surfusion : les alliages coulés à basse température (750 °C) ont montré 1.25 °C de surfusion moyenne et ceux qui sont coulés à haute température (950 °C) en ont montré 3 °C. La surchauffe seule n'a pas prouvé un changement apparent sur la taille des plaquettes de la phase (3-Al5FeSi. L'addition du fer a provoqué un raffinement des particules eutectiques de silicium suite au site de nucléation de la phase B-Al5feSi. En l'absence de phosphore (P), la modification au strontium a été remarquable pour des quantités allant de 100 à 120 ppm Sr. Pour aboutir à une modification convenable en présence de phosphore, des quantités en strontium supérieures à 200 ppm sont exigées, afin de neutraliser la désactivation par le phosphore. La surmodification au strontium (Sr) a mené à la formation de la phase Al2SrSi2, dont la forme est polyédrique. La précipitation de cette phase se produit sur un intervalle de température s'étalant dès avant le développement du réseau dendritique jusqu'à la fin de la solidification. Dans tous les cas, la modification du silicium eutectique n'a pas été influencée par la précipitation du strontium sous forme Al2SrSi2. Une dose excessive en strontium a déstabilisé la phase p-Al5FeSi et l'a laissée former à haute température. La quantité du phosphore a été exagérée (600 ppm) afin qu'il soit détecté par la sonde électronique utilisée dans ce travail. En effet, en l'absence de strontium et avec l'augmentation de la température du métal liquide à 950 °C, le phosphore se précipite sous forme d'oxydes de type (Al,P)O2 agissant comme site de nucléation pour les aiguilles de la phase B-Al5FeSi. Des composés complexes P-Sr sont formés lorsque le phosphore est ajouté à l'alliage A319 modifié par le strontium. À l'aide de la technique de spectrométrie des rayons-X par longueurs d'ondes, la formule approchée de ces composés est de la forme (Al,P,Sr)2O5. Ces composés réduisent d'une manière significative l'efficacité de strontium comme agent de modification. En présence de phosphore, et pour aboutir à une structure convenable de l'alliage, une quantité de strontium supérieure à 200 ppm est exigée. Ce dernier est principalement concentré dans les particules eutectiques de silicium. L'addition du titane d'aluminium T1AI3 à l'alliage A319 a mené à la précipitation de plaquettes épaisses dont la nature est Ti(Al,Si)3, et a laissé solidifier la phase dendritique a-Al et la phase B-Al5FeSi à des températures anormalement. Ces plaquettes sont de grande taille puisque leur température de formation est ~ 740°C. Au moyen de spectrométrie des rayons-X par longueurs d'ondes, la formule suggérée de la phase riche en titane fut identifiée. La précipitation des plaquettes de Ti(Al,Si)3, agissant comme site de nucléation, a causé un raffinement des aiguilles de la phase B-Al5FeSi.