Academic literature on the topic 'Quenching thermique'

Preparation of TiB2-Al2O3 and CrB2-Al2O3 composites with a broad range of phase composition was conducted by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) involving reaction of different types. The formation of fibrous crystals of aluminum oxide with length of about 10-25 microns and with diameter of 200-500 nm at self-propagating high-temperature synthesis in the system 2B2O3-Cr2O3-6A1 was established. Thermite mixtures of Al-TiO2 and Al-TiO2-B2O3 were incorporated with the Ti-B combustion system to produce the composites of TiB2-Al2O3, within which the increase of the thermite mixture for a higher content of Al2O3 decreased the reaction temperature and combustion wave velocity. This implies that the thermite reaction of Al with TiO2 reduces the exothermicity of the overall SHS process. It was found that adoption of B2O3 as one of the thermite reagents improved the product formation effectively. For investigate the combustion wave in 0.75TiO2-0.25Ti-2B-Al system the «quenching» method was used. The XRD analysis shows that the final products containing diborides and aluminium oxide.

Combustion of the thermite system is a promising approach for synthesis of alloys (e.g., Co-based) that are widely used in orthopedic applications. This process typically involves formation of two liquids (oxide and metal alloy), followed by their phase separation. The latter is generally believed to be controlled solely by gravity-driven buoyancy. To verify this hypothesis, a fundamental study of phase separation during alloy synthesis was conducted in both normal gravity and microgravity conditions. It was shown that a non-gravity-driven mechanism primarily controls the segregation process. Quenching experiments identified the reaction and phase separation mechanisms in the investigated systems.

Ab initio calculations of energy surfaces of the system [Formula: see text] corresponding to dissociation into H(2s) + H2 (X, 1Σg+) and H(2p0) + H2(X) are presented. For a thermal collision energy (0,064 eV), multistate close-coupling calculations are performed. In relation to experiments in progress, elastic and inelastic differential rotation cross sections are shown. For the quenching of H(2s) by H2:[Formula: see text]the cross section is obtained from an interference phenomenon between the elastic amplitudes associated to the two molecular states related to the entrance and exit channels, respectively. After criticizing the models used for the collision, which are valid only for small scattering angles, improvements are proposed in conclusion.[Journal translation]

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie des procédés et de l'environnement : Toulouse, INPT : 2007. Reproduction de : Thèses de doctorat : Chemical and biomolecular engineering : Sydney, University of Sydney : 2007.
Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 277 réf.

To quench a thermal runaway reaction in a chemical rector, an efficient approach is the introduction of a small quantity of a liquid inhibiting agent, named a “killer”, into the mixing vessel. In this thesis, an experimental approach has been coupled tightly with numerical modelling using Computational Fluid Dynamics (CFD). The first part of this thesis is devoted to a study of the hydrodynamics of partially-baffled mixing vessels, including the free-surface deformation caused by the central vortex. The use of an inhomogeneous, multiphase approach allowed simulation of the free-surface deformation. The capability of this novel method was demonstrated by very good agreement between the numerical predictions and experimental data. In the second part, liquid jet injection at the free-surface was coupled with the vessel hydrodynamics. Numerical results, obtained using an Eulerian-Lagrangian approach, have again shown good agreement with experimental data. These results allowed the jet trajectory to be modelled and its penetration into the agitated vessel was quantified. New mixing criteria were introduced that are specific to this application. Finally, the numerical methods validated at the pilot scale were applied at the industrial scale and allowed the proposal of practical improvements to the safety of the synthesis reactors studied

Pour stopper un emballement thermique dans un réacteur chimique, un moyen efficace consiste à introduire une faible quantité d'un inhibiteur liquide appelé « killer » dans la cuve agitée. Tout au long de cette thèse, l'approche expérimentale a été fortement couplée à la modélisation numérique par Computational Fluid Dynamics (CFD). La première partie du manuscrit porte sur l'hydrodynamique des réacteurs partiellement chicanés incluant la prise en compte du vortex central qui se forme à leur surface. L'utilisation d'une approche numérique multiphasique, non-homogène a permis de modéliser la déformation de la surface-libre, et la faisabilité de cette méthode innovante a été démontrée par un très bon accord entre prédictions numériques et données expérimentales. Dans une deuxième partie, l'introduction d'un jet de liquide sur la surface libre a été couplée à l'hydrodynamique du réacteur. Les résultats numériques, obtenus avec une approche Eulerienne-Lagrangienne, ont également montré un bon accord avec les données expérimentales. Ces résultats ont permis de modéliser la trajectoire du jet, de quantifier sa pénétration dans la cuve agitée, et de définir de nouveaux critères de mélange. Enfin, les méthodes numériques validées à l'échelle pilote ont été étendues à l'échelle industrielle et ont permis de proposer des améliorations concrètes pour une meilleure sécurité des réacteurs industriels étudiés.

Les composés à transition de spin forment une classe spécifique de matériaux pour lesquels la commutation de l’état de spin du centre métallique peut être pilotée par divers stimuli (T, P, irradiation lumineuse, …) et s’accompagne de changements remarquables des propriétés physiques (magnétiques, optiques, structurales ou encore vibrationnelles). Ils se distinguent des autres matériaux commutables par l’observation, pour un certain nombre d’entre eux, de processus coopératifs à l’état solide, donnant lieu à l’ouverture d’une hystérèse thermique (bistabilité) particulièrement intéressante pour le stockage de l’information. Un des challenges technologiques actuels est de réduire la taille des matériaux susceptibles d’application et de les mettre en forme au sein de dispositifs sans altérer pour autant leurs propriétés. Les objectifs de la thèse ont été d’élaborer des micro- et nanoparticules à conversion de spin à partir de composés moléculaires présentant une transition de spin du premier ordre à l’état massif, puis d’étudier et analyser l’influence de la taille et de la matrice dispersante sur les processus de transition de spin. Après un premier chapitre introductif portant sur les matériaux à transition de spin, les méthodes de nanochimie et de mise en forme, le deuxième chapitre décrit l’élaboration de particules des composés FeII(phen)2(NCX)2 (X = S, Se) et [FeIII(3-OMeSalRen)2]PF6 (R = Me, Et). Comme la technique de précipitation rapide convient pour des composés ioniques, son application à FeII(phen)2(NCX)2 composé neutre, a nécessité la mise au point d’une synthèse indirecte de particules, basée sur l’extraction de ligand de précurseurs solubles, et le contrôle via des paramètres expérimentaux, des étapes de nucléation-croissance. De nouvelles particules de composés ioniques de Fe(III) [FeIII(3-OMeSalRen)2]PF6 (R = Me, Et) et des films minces contenant ces particules dispersées dans un polymère (PVP) ont été préparées. Les études magnétique et optique de ces films montrent que la matrice et la mise en forme modifient toujours les caractéristiques de la transition de spin des particules.La deuxième partie des travaux a été consacrée à l’étude des effets d’environnement. L’interaction entre des microparticules de Fe(phen)2(NCS)2 et des matrices vitreuses (Tg > T1/2; T1/2, étant la température de transition) peut conduire à l’ouverture d’un large cycle d’hystérésis, déplacé vers les plus basses températures. Cette zone de bistabilité a été examinée à l’aide de la méthode FORC (First-Order Reversal Curves). L’analyse a permis d’établir l’existence de composantes réversibles attribuées aux interactions élastiques à l’interface matrice/particule et au changement de volume de la particule à transition de spin.L’étude des effets de matrice et de taille a été poursuivie avec des micro- et nanocristaux de [FeIII(3-OMeSalEen2]PF6 dispersés dans des polymères ou des liquides moléculaires formant des verres à basse température. L’encapsulation dans des verres rigides de particules haut-spin (T1/2 < Tg) ou bas-spin (T1/2 > Tg) donnent lieu à des conversions de spin déplacées respectivement vers les plus basses ou plus hautes températures, éventuellement des processus coopératifs avec hystérésis. Le renforcement de la coopérativité et la bistabilité observées dans le second cas ont été interprétés comme résultant des contraintes mécaniques vis-à-vis du changement de volume BS-HS de la particule. Enfin, le changement d’état de la matrice induit par des étapes de trempe (ou recuit) en-dessous (au-dessus) de la température de transition vitreuse, a été exploité pour moduler ces effets. Dans la perspective d’une application, de nouvelles études de composites ont été engagées avec des complexes présentant une transition de spin proche de la température ambiante. Le choix de la matrice dispersante selon certains critères (nature chimique, température de transition vitreuse) a permis de retrouver certains effets
Spin-transition compounds are a class of materials for which the spin-state switching of the metal center can be controlled by various stimuli (T, P, light irradiation,...) and produces dramatic changes of physical properties (magnetic, optical, structural or vibrational). With respect to the set of switchable materials, a number of spin-transition compounds exhibit at solid-state cooperative processes and thermal hysteresis loops (bistability), particularly suitable for information storage. One of the current technological challenges is to integrate in devices such potentially interesting materials without altering their properties. The goal of the research, recently developed by several teams, is to determine the smaller size of object in which an information can be stored, and thus to understand the effect of downsizing on cooperativity and bistability. Therefore, the objectives of the Ph-D thesis were (i) to synthesize spin-crossover nano- and microparticles from molecular materials that in the form of bulk undergo a first-order phase transition; (ii), to investigate the importance of particles size and matrix effects on the spin-transition process.After a first chapter in which the spin crossover materials are introduced, the second chapter describes the synthesis of particles of FeII(phen)2(NCX)2 (X = S, Se) and [FeIII(3-OMeSalRen)2]PF6 (R = Me, E) compounds. As the fast precipitation technique essentially suits for ionic compounds, its application to neutral ones like FeII(phen)2(NCX)2, has been made possible by an indirect syntheses based on the ligand extraction from soluble precursors and the control of nucleation and growth processes of neutral products via experimental parameters. New particles of [FeIII(3-OMeSalEen)2]PF6 and thin films containing them after their dispersion in a polymeric matrix (PVP) have been prepared. The study of these films with UV-vis and magnetic measurements has raised the issue of the impact of the polymeric matrix and processing on the spin transition properties of these particles.The second part of the manuscript focuses on the interaction between the spin-crossover particles and the dispersing medium. This interaction between microparticles of Fe(phen)2(NCS)2 and glassy matrices (Tg > T1/2, T1/2, being the transition temperature) may result in the observation of large hysteresis loops shifted towards lower temperatures. This bistability has been examined with the FORC (First-Order Reversal Curves) method, magnetic measurements and a theoretical model. This analysis has shown the existence of reversible components associated to the particles/matrix interactions and the change of volume of spin-crossover particles.In a third part, the study of matrix and size effect has been pursued with micro- and nanocrystals of [FeIII(3-OMeSalEen2]PF6 encapsulated in polymeric or molecular liquids which form glasses at sufficiently low temperature. The encapsulation in rigid glasses of high spin (T1/2 < Tg) or low spin (T1/2 > Tg) particles give rise to transitions shifted towards lower or higher temperature respectively, possibly with cooperativity and hysteresis. The reinforcement of cooperativity and the bistability observed in the second case have been accounted for by the effect of the mechanical stress exerted by the glassy matrix on the particle volume. In addition, it has been shown that a thermal treatment of matrices (quenching or annealing steps below or above the glass transition) results in the modulation of the matrix effects. Finally, in the last chapter, a few composites including compounds undergoing a spin transition close to room temperature have been shortly investigated in presence of dispersing matrices. The choice of the matrices characteristics (chemical nature, glass transition temperature) has allowed some of these effects to be observed

La prévision quantitative des contraintes résiduelles de traitement thermique nécessite la modélisation et le calcul des champs de température, des transformations de phases et de l'évolution des contraintes et des déformations au cours du traitement. Si de nombreux travaux portent sur le traitement de trempe, l'incidence de l'autorevenu et du revenu de la structure trempée a été peu étudiée. Le but de ce travail est d'analyser les conséquences de l'autorevenu de la martensite sur la genèse des contraintes internes lors de la trempe de pièces cémentées. Nous avons développé un modèle de calcul des cinétiques de transformations de phases au cours du revenu et de l'autorevenu, basé sur la connaissance des cinétiques isothermes (diagrammes TTT de revenu). Le revenu est décrit par trois transformations : la précipitation des carbures de transition, la décomposition de l'austénite résiduelle et la transformation des carbures de transition en cémentite. L’autorevenu est associé uniquement à la précipitation des carbures de transition. Une validation expérimentale de ce modèle est décrite dans le cas de l'acier 70MC5. Elle a consisté à établir expérimentalement, par dilatométrie et résistivimétrie, un diagramme de transformations au chauffage continu, à en déduire le diagramme TTT de revenu. Nous avons ensuite comparé les cinétiques et les courbes dilatométriques expérimentales et calculées pour différentes conditions de chauffage. Ce modèle métallurgique a été intégré dans le modèle de prévision des contraintes résiduelles de traitement thermique déjà développé au laboratoire. Nous avons de plus pris en compte les variations de densité provoquées par l'autorevenu de la martensite. Le calcul complet a été appliqué au cas de cylindres d'acier 27MC5 cémentés et trempés dans différents fluides (huile à 50°C, huile à 160°C, gaz (azote)) afin d'obtenir différents niveaux d'autorevenu de la martensite. Du point de vue expérimental, nous analysons les différences entre ces traitements, en comparant les évolutions de température, les résultats métallurgiques (microstructures, duretés, teneurs en austénite résiduelle) et les résultats mécaniques (profils de contraintes résiduelles). La genèse des contraintes internes est analysée à l'aide de la simulation numérique, en relation avec la chronologie des différentes transformations de phases. L’effet de l'autorevenu est précis. La comparaison entre résultats expérimentaux et numériques fait ensuite l'objet d'une discussion.

L’utilisation de fluides non vaporisables tels que les gaz pour tremper différentes pièces d’acier rend possible, avec les outils numériques actuels, la simulation de l’ensemble des phénomènes physiques mis en jeu dans ce traitement thermique et ainsi de prédire les comportements thermique, métallurgique et mécanique des pièces. Plusieurs auteurs s’intéressent à la construction de ce type de modèles dont les enjeux sont de promouvoir l’utilisation de la trempe gazeuse haute pression, en cherchant à remplacer les trempes à l’huile plus polluantes et/ou à maîtriser les déformations pendant ou après la trempe. Lors de notre travail, un modèle décrivant ces phénomènes physiques, de l’écoulement gazeux aux déformations, et leurs couplages a été construit par étapes en couplant les deux codes de calcul commerciaux Fluent et Sysweld. Les résultats de simulations ont ensuite été confrontés à des mesures de vitesses d’écoulements de gaz (par PIV), de températures et de déformations in situ (détection de contours). Malgré quelques écarts dont les origines ont été analysées, la comparaison a révélé une très bonne concordance des résultats de calculs et expérimentaux, validant ainsi la démarche de calcul. Le modèle pourrait maintenant être testé pour des refroidissements plus rapides que ceux considérés mais son utilisation pour des applications industrielles (pièces de géométrie plus complexe, refroidissement de charges entières, …) peut d’ores et déjà être envisagée avec confiance
The use of non vaporizable fluids such as gas to quench steel bodies makes the simulation of all the coupled physical phenomena involved in this heat treatment possible thanks to current numerical simulation tools. It gives access to the prediction of thermal, metallurgical and mechanical behaviour of steel pieces during quenching operation. Several authors have tried and build such kind of models in order to promote gas quenching use either by trying to replace less environmental friendly oil treatments or by trying to control distortions during or after quenching. In our work a model describing the physical coupled phenomena, from gas flow to distortion has been built step by step by coupling both commercial numerical codes Fluent and Sysweld. Simulation results have then been compared to gas flow velocities measurements (by PIV), temperature measurements and in situ distortions measurements (contour’s detection method). This confrontation revealed a very good agreement between calculated and experimental data despite some slight differences, which have been analysed in detail. This validated the calculation method used in the model. One of the perspectives of this work could be the validation of the model for higher quenching rate. However, some industrial applications (tridimensional more complex bodies quenching simulation, quenching of full loads, …) can be run from now on with confidence

Ce travail présente une étude des propriétés électriques et optiques du silicium amorphe hydrogené réalisée à l'aide d'une technique de photoconductivité modulée à deux faisceaux (P. M. D. F. ). La P. M. D. F. Utilise deux faisceaux de lumière. Un faisceau pompe stationnaire d'énergie supérieure au gap optique et un faisceau modulé monochromatique d'énergie variable. Le faisceau de pompe crée des électrons et des trous libres qui peuplent les états des bandes tandis-que le faisceau modulé induit une faible perturbation de l'état stationnaire créé par la pompe. L'expérience a révélé la présence de deux groupes d'électrons piégés dans le gap du silicium amorphe non dopé. Ces électrons piégés proviennent de la liaison brisée du silicium chargée négativement et de la queue de bande de conduction. Le quenching thermique est lié aux états pièges de la queue de bande de conduction et la position de son maximum dépend de l'état Staebler-Wronski de l'échantillon. A haute température, le transport électronique est assuré par la liaison brisée en revanche à basse température il est contrôlé par les électrons piégés dans la queue de bande de conduction. Enfin la mobilité alternative partielle associée à la queue de bande de conduction a une énergie d'activation qui est compatible aux mesures de temps de vol de Spear.

Effets microstructuraux de l'oxygene dans l'alliage pour aimant permanent nd#1#5fe#7#7b#8 a l'etat brut de fonderie et apres traitement l'oxydation a l'air. Analyse des microstructures de rubans nd#1#5fe#7#7b#8 trempes des vitesses croissantes a partir du liquide, ainsi que celles de rubans cristallises depuis l'etat amorphe. Correlation entre microstructure et proprietes magnetiques. Etude de rubans microcristallises d'alliages a matrice sm(fe, ti)#1#2 obtenus par solidification rapide suivie de differents traitements thermiques provoquant la cristallisation de phases secondaires

Ce travail souligne l'intérêt du diamant synthétique pour la dosimétrie par thermoluminescence (TL) et plus particulièrement pour la radiothérapie. La première partie de ce travail porte sur les propriétés thermoluminescentes et dosimétriques du diamant polycristallin élaboré par synthèse CVD. Les résultats obtenus montrent que ce matériau est bien adapté pour la dosimétrie médicale par TL. La deuxième partie de ce travail s'intéresse à l'application du diamant CVD en radiothérapie. Des mesures de profils de dose, de rendements en profondeur sous photons et électrons, la cartographie d'un faisceau d'électrons et des mesures en Radiothérapie Conformationnelle avec Modulation d'Intensité ont été réalisées avec nos échantillons et comparées à la réponse d'un détecteur de référence. L'ensemble des résultats obtenus montre tout le potentiel du diamant CVD pour une utilisation comme dosimètre TL dans les zones à forts gradients de dose et pour le contrôle des faisceaux d'accélérateurs de traitement
Remarkable properties of synthetic diamond (human soft tissue equivalence, chemical stability, non-toxicity) make this material suitable for medical application as thermoluminescent dosimeter (TLD). This work highlights the interest of this material as radiotherapy TLD. In the first stage of this work, we looked after thermoluminescent (TL) and dosimetric properties of polycristalline diamond made by Chemically Vapor Deposited (CVD) synthesis. Dosimetric characteristics are satisfactory as TLD for medical application. Luminescence thermal quenching on diamond has been investigated. This phenomenon leads to a decrease of dosimetric TL peak sensitivity when the heating rate increases. The second part of this work analyses the use of synthetic diamond as TLD in radiotherapy. Dose profiles, depth dose distributions and the cartography of an electron beam obtained with our samples are in very good agreement with results from an ionisation chamber. It is clearly shown that CVD) diamond is of interest to check beams of treatment accelerators. The use of these samples in a control of treatment with Intensity Modulated Radiation Therapy underlines good response of synthetic diamond in high dose gradient areas. These results indicate that CVD diamond is a promising material for radiotherapy dosimetry

La nature et le comportement des defauts ponctuels thermiques et des defauts d'irradiation dans le mononitrure d'uranium ont ete etudies. Les defauts thermiques ont ete etudies par trempe et une technique de diffusion de traceur a servi a mesurer la diffusivite de l'uranium. L'effet de la pression d'azote sur l'auto-diffusion de l'uranium suggere un mecanisme lacunaire. Une etude de canalisation et de microscopie electronique d'echantillons implantes avec des ions a permis de comprendre le dommage d'irradiation et sa restauration thermique