Dissertations / Theses on the topic 'Traitement de poling thermique'

De nombreuses applications modernes nécessitent l’utilisation de matériaux transparents dans le visible et le proche infrarouge. C’est le cas des vitrages pour le bâtiment, des vitres de voitures ou encore d’écrans de téléphone portable. La stratégie mise en place dans ces travaux de thèse est d’obtenir en surface d’un verre sodo-calcique, un matériau barrière aux propriétés similaires à la silice. Deux approches de traitements de surface visent à d’une part, modifier la chimie de surface par un traitement sous champ électrique assisté par voie thermique et d’obtenir une couche riche en SiO2 en surface. D’autre part, un revêtement est déposé sur le verre sodo-calcique, utilisé ici comme substrat. Ce dépôt se fait par pulvérisation cathodique magnétron et permettra de mettre en forme un matériau composite SiO2-TiO2 aux propriétés optiques de transparence et mécaniques de dureté optimisées et d’y associer des propriétés photocatalytiques performantes
Many applications of the modern wolrd need transparent material especially in the visible range and near-IR. That is the case for windows for building or car, laptop screen. The purpose is to obtain a silica rich layer on the top of a soda-lime glass with similar properties to silica. Two ways have been defined. The first one is thermal poling treatment which consist in a thermal treatment electric field assisted to modify the surface chemistry and monitoring a silica rich layer on the top. The second way is to get a thin film by magnetron sputtering on the top of the soda-lime glass used here as substrate. A SiO2-TiO2 material is got with efficient optical properties of transparencey and mechanical properties (hardness). Photocatalytic activity have been demonstrated and provide self-cleaning properties

"Des études récentes ont montré que les verres à base d'oxyde de tellure présentent des indices non linéaires élevés et que leurs performances sont renforcées, entre autres, par l'ajout d'oxyde de métaux de transition, faisant de ces matériaux des candidats potentiels à des applications "tout optiques" dans le domaine des télécommunications. La découverte d'une génération de seconde harmonique dans les verres pourrait alors favoriser le développement de ces matériaux pour l'intégration dans des systèmes optiques. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés à l'élaboration et aux caractérisations physico-chimiques (structurales et optiques) des verres et vitrocéramiques de composition molaire 84,15% TeO2 – 14,85% WO3 – 2% SbO1,5. Cette composition était particulièrement intéressante pour cette étude puisqu'il a été possible de faire cristalliser des particules de la phase TeO2 γ non centrosymétrique et ayant démontrée des propriétés de doublage de fréquence. Après optimisation des conditions de poling thermique, une forte susceptibilité non linéaire d'ordre deux a été mesurée au sein des verres et vitrocéramiques étudiés. Parallèlement, une étude visant à expliquer l'origine de la non linéarité de second ordre au sein de ces matériaux polés, a été entreprise par spectroscopie Raman et microsonde électronique"
. The increasing interest in materials with non–linear optical properties has been greatly influenced by the important industrial need of " all-optical " devices. Tellurium dioxide-based glasses are very good potential candidates for such applications because of their high linear and non-linear refrative indices. The origin of these properties is attributed to the stereochemical activity of the TeIV atoms. These are very often reinforced when elements d0 such as W6+ are added. Second harmonic generation in bulk thermally poled glasses offers new opportunities in material research and device development for optics. Then, the study was about glasses and glass-ceramics with 84,15% TeO2 – 14,85% WO3 – 2% SbO1,5 molar composition. This composition allows to obtain by heating the crystallisation of the non-centrosymmetric metastable γ-TeO2 phase which presents second harmonic generation. After optimisation of poling conditions, second harmonic signals have been successfully generated for thermally poled glasses and glass-ceramics. Structural and optical characterisations have been undergone before and after poling with the aim of explaining the origin of the second order non-linearity

Reproduction de : Thèse de doctorat : Lasers, Molécules et Rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2005.
N° d'ordre (Lille 1) : 3662. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 219-229. Liste des publications.

Les matériaux vitreux possèdent une centro-symétrie macroscopique qui interdit la présence de non-linéarités optiques du second ordre. Un traitement de polarisation thermique, appelé poling thermique, permet néanmoins de créer une susceptibilité non-linéaire d'ordre deux dans les verres, en soumettant le matériau chauffé à une tension élevée. Ce résultat est expliqué par la présence d'un champ électrique statique figé dans la matrice vitreuse sur une épaisseur d'une dizaine de micromètres. Nous proposons une méthode de caractérisation originale des non-linéarités d'ordre deux, consistant à enregistrer la puissance de l'onde de second harmonique au cours d'une attaque chimique de l'échantillon polé, La mesure interférométrique en temps réel de l'épaisseur enlevée nous permet de reconstruire la distribution spatiale de la susceptibilité du second ordre avec une résolution submicrométrique, à l'aide d'un algorithme itératif. Nous étudions ensuite la dynamique de formation de la non-linéarité d'ordre deux: nous montrons expérimentalement que la forme de son profil évolue au cours du traitement de poling. Ce comportement est simulé à l'aide d'un modèle de migration cationique à deux porteurs de charge. Enfin, nous montrons que la distribution spatiale de la non-linéarité d'ordre deux dépend également de phénomènes annexes (modification de la susceptibilité non-linéaire d'ordre trois, chute de potentiel nulle entre les deux faces de l'échantillon), qui ne peuvent pas être négligés pour la réalisation de composants actifs fibrés basés sur l'exploitation d'effets non-linéaires du second ordre.

Modélisation numérique du traitement thermique superficiel d'une pièce en acier ou en fonte par faisceau laser. Dans une première approche le traitement est effectué sur une pièce fixe de géométrie simple. L'objectif est de valider le calcul et de mettre en évidence les paramètres les plus sensibles. Nous abordons ensuite les traitements au défilé d'abord dans le cas d'une géométrie simple puis ensuite dans le cas d'une pièce de forme complexe. L'approche du modèle par éléments finis est validée numériquement ou expérimentalement, les paramètres pertinents sont décrits. Un effort particulier a été apporté pour l'obtention de données fiables particulièrement en ce qui concerne l'absorptivité (rôle d'un revêtement de surface). Le modèle prend en compte une distribution d'énergie quelconque dans le faisceau laser

Cette étude porte sur la modélisation du traitement thermique superficiel par faisceau laser. Au cours de son traitement le matériau subit des évolutions de température et de microstructure qui génèrent des déformations et des contraintes internes dans la pièce traitée. Elle comporte d'une part une étude de l'influence des paramètres du procédé sur les profils des contraintes résiduelles. Le calcul thermique-métallurgique-mécanique est appliqué au traitement thermique superficiel de plaques en acier xc42 et 55c1. La genèse des contraintes internes et des déformations permanentes au cours du traitement a été analysée. Le calcul permet de prévoir de façon satisfaisante la géométrie, les distributions de dureté et de contraintes résiduelles de la zone affectée thermiquement. L'étude de l'influence des paramètres du procédé sur les profils de contraintes résiduelles montre que les variations admissibles de ces paramètres, conduisent a des contraintes résiduelles en surface qui restent relativement faibles par rapport a la limite d'élasticité du matériau. Ce fait est attribué principalement aux vitesses de refroidissement mises en jeu dans le traitement laser qui sont limitées par la conduction dans le matériau. Une simulation numérique a permis de montrer qu'un traitement laser avec un refroidissement additionnel de la pièce traitée, permet d'augmenter notablement le niveau de contraintes résiduelles de compression dans la zone traitée

La thèse a été réalisée dans le cadre d'une collaboration entre le LTDS et la société ESI-Software. Le but est de développer une nouvelle méthode directe destinée à la modélisation du couplage physique fort entre les problèmes magnétodynamique et thermo-metallurgique dans une simulation numérique d'un procédé de traitement thermique superficiel par induction. Habituellement, la méthode indirecte classique est utilisée pour résoudre de tels problèmes couplés. Nous avons proposé d'utiliser une nouvelle méthode directe lorsque le courant source est sinusoi͏̈dal. Pour ce faire, les problèmes non-linéaires magnétodynamique et thermo-metallurgique sont résolus ensemble dans le même élément fini et la résolution du problème magnétodynamique repose sur une formulation éléments finis de balance harmonique (ou multi-harmonique). Les contraintes et déformations mécaniques résiduelles à la fin du traitement peuvent ensuite être calculées à partir des distributions de température et de phase
This work has been done in collaboration between the LTDS and the ESI-Software company. The aim is to develop a new direct method for the modelling of the strong physical coupling between magnetodynamic and thermo-metallurgical problems in order to numerically simulate induction hardening process. Usually, the classical indirect method is used to solve such coupled problems. We have proposed to use a new direct method as far as the source current is sinusoidal. Thus, non-linear magnetodynamic and thermal problems are solved together in the same finite element and the resolution of the magnetodynamic problem rests on the harmonic balance (or multi-harmonic) finite element formulation (HBFEM). Residual mechanical stresses and strains at the end of the treatment can be therefore calculated from the temperature and phase distributions

Grace a l'utilisation d'une acceleration surfacique, d'une acceleration thermique et d'une acceleration chimique confortees par le choix d'un laitier adapte et d'un mode de broyage judicieusement choisi, des substitutions de 70 a 90% de ciment par du laitier metallurgique se sont revelees techniquement possibles. Une simple acceleration surfacique entraine deux sequences de reactivite. Ces deux sequences conduisent a des proprietes physico-mecaniques superieures au ciment jusqu'a des compositions de l'ordre de 70% de laitier. Cette amelioration est la consequence de la structuration tardive relative a la fraction akermanitique et a la transformation d'une partie de c#4ah#1#3 en c#2ash#8. L'utilisation d'une acceleration surfacique et thermique transforme le laitier en materiau equivalent au ciment avec une seule sequence de reactivite. Aux jeunes ages, le mode de broyage intervient de maniere importante. C'est la dimension des grains qui regit la cinetique mettant en exergue les procedes ou la classification est parfaitement assuree. La possibilite donnee par la presse a rouleaux aux solutions de penetrer a l'interieur du grain et de modifier la microstructure est particulierement prometteuse. Le choix du laitier depend de la nature des accelerations utilisees, du mode et de l'intensite de la trempe. Le critere de choix reside alors dans les proportions relatives de gehlenite et d'akermanite presentes.

Les différentes silices sont caractérisées par microscopie électronique, adsorption d'azote, thermogravimétrie et radiochimie. La thermolyse jusqu'a 700°C s'accompagne d'une réorganisation chimique de la surface. Les hétérogénéités énergétiques de surface des silices ont été mises en évidence par l'intermédiaire d'une fonction de distribution d'énergie

L’objectif de ces travaux est de contrôler, tant à l’échelle macroscopique que microscopique, les propriétés électriques, chimiques et optiques (linéaires et non linéaires) de matériaux vitreux originaux par un procédé de micro-polarisation thermique. La démarche adoptée consiste à explorer les liens entre la structure du matériau, le procédé et les propriétés avant et après traitement. Trois types de matériaux ont été étudiés : des verres massifs borophosphates de sodium et niobium, des couches minces amorphes sodo-niobates et des verres massifs chalcogénures (GeSbSNa). Nous avons mesuré dans les couches minces sodo-niobates amorphes, une très forte réponse optique du second ordre (30 pm/V) micro-localisée ; dans les verres chalcogénures, une structuration à l’échelle micrométrique du potentiel électrique de surface a été obtenue. Nous démontrons ainsi le potentiel de la combinaison de ces matériaux et ce procédé, pour de futures intégrations dans des systèmes photoniques planaires multifonctionnels
This work aims for a macro- as well as microscopic control of electrical, chemical and (linear and nonlinear) optical properties via a thermo-electrical process applied to original amorphous materials. The selected approach consists in exploring the relationships between the material’s structure, the process and the, prior to- and post-process properties. Three types of glasses were under study: bulk sodium and niobium borophosphate glasses, sodo-niobate amorphous thin films and bulk GeSbSNa chalcogenide glasses. We have measured a strong micro-localized second order response (30 pm/V) induced in the amorphous thin films; on the chalcogenide glasses, the structuring at the micrometric scale of the electrical surface potential was shown. With these attributes, we demonstrate the potential of these material/process associations for future integration in multifunctional photonic circuits

Dans ce travail, nous avons étudié le traitement thermique en continu des fluides chargés en grosses particules. Dans l'introduction, nous avons énuméré les problèmes posés par la stérilisation en continu des produits à particules dans l'optique de dimensionnement des installations traitant ce type de produits, puis les avantages et les inconvénients que présente cette technique en comparaison aux procédés conventionnels classiques (traitement en batch par autoclave). Un chapitre est consacré à l'état de l'art en matière de résolution des principaux problèmes (distribution des temps de séjour des particules et coefficient de transfert de chaleur par convection fluide-particule) en clarifiant ce qui reste à entreprendre dans ce domaine et les contraintes posées. Le deuxième chapitre décrit les moyens mis en œuvre (plate-forme expérimentale, moyen de mesure) puis les méthodes utilisées pour atteindre ces objectifs. Enfin, le dernier chapitre présente les résultats obtenus en matière de DTS des particules et de l'intégrateur temps-température (ITT) utilisé pour évaluer l'efficacité stérilisatrice du procédé et les conditions à mettre en œuvre pour assurer un bon traitement du fluide et des particules. Un logiciel de simulation numérique a été mis au point afin d'apprécier le traitement subi par les particules. Un excellent accord a été trouvé entre ces résultats numériques et ceux obtenus expérimentalement.

Les traitements thermiques du bois connaissent à l'heure actuelle un développement rapide, en raison des caractéristiques de durabilité qu'ils confèrent au bois ainsi que de la non utilisation de produits chimiques qui pourraient s'avérer néfastes pour la santé ou l'environnement. En France, le traitement le plus répandu est la rétification développée par l'Ecole des Mines de Saint-Etienne. Parmi les effets recherchés et obtenus par ce type de traitement, on peut citer la diminution de caractère hydrophile du bois, une meilleure stabilité dimentionnelle et une grande résistance aux attaques des micro-organismes et insectes. Malheuresement, ces traitements thermiques ont un effet négatif sur les caractéristiques mécaniques du bois, dont la fragilité est accrue et les contraintes de rupture abaissée. L'objet de ce travail est d'identifier les causes mécaniques de la chute de ces propriétés. Des essais de traction, compression et fissuration ont été menés sur du Pin Maritime non traité et rétifié à 240 °C. La teneur en eau étant un paramètre important pur le comportement mécanique du bois, nous avons effectués nos essais en faisant varier ca paramètre. Conjointement aux essais mécaniques, des essais physiques ont été réalisés. Ils permettent d'analyser le comportement des bois traités et non traités vis à vis de l'eau, mais également l'évolution de la porosité ainsi que des densités apparentes et réelles (densité des parois ligneuses). Ces derniers ont permis d'analyser le comportement en traction et compression en passant de l'échelle du matériau bois à celle des cellules et de la matière ligneuse. Les évolutions ainsi trouvées sont propres à la matière et s'affranchissent d'effets tels que la compaction due au traitement qui pose le problème de la quantité de matière utilisée pour les essais sur bois traités et non traités. Les essais de fissuration ont été analysés à l'aide de courbes de rupture (courbes R) dont un lissage permet d'obtenir trois paramètres représentatifs de l'amorçage de la fissure, du début de fissuration et da la propagation. L'observation des variations de ces paramètres en fonction du traitement et de la teneur en eau, ainsi que la liaison avec les autres essais, permet d'émettre quelques hypothèses fortes sur les causes de la fragilité des bois traités thermiquement.

La formidable evolution de l'electronique, au cours de ces dernieres annees, se poursuit par une course vers l'integration, reculant les limites du nombre de fonctions integrees, et de la vitesse de fonctionnement des circuits electroniques. Le recuit du silicium est un des points cles de cette evolution, et la maitrise de la qualite et de la duree de ce procede technologique un enjeu strategique. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau procede de recuit utilisant l'energie microonde. Le comportement metallique du silicium a hautes temperatures, mis en evidence dans cet ouvrage, rend delicat l'utilisation de cette energie. Nous montrons pourquoi un systeme d'adaptation est indispensable, et surtout comment le realiser. Par une modelisation numerique de l'evolution de la temperature au sein de l'echantillon nous apprehendons les dimensions de l'applicateur microonde necessaire a la mise en oeuvre de ce procede. Cette approche theorique est completee par la realisation pratique d'un applicateur microonde, les resultats experimentaux corroborent les resultats de notre etude theorique, et demontrent l'interet de notre procede. Au total, pour une qualite et un temps de traitement comparable aux procedes anterieurs les plus performants, le cout energetique est moindre. Nous parvenons non seulement a des recuits de qualite, mais nous montrons aussi que par un chauffage microonde nous pourrions ameliorer la realisation des substrats simox

Dans ce memoire, nous avons presente une nouvelle technique de traitement thermique rapide applique au silicium. L'originalite de notre procede est de permettre le traitement de zones aux dimensions submicroniques indispensable aux nouvelles et aux futures technologies (u. L. S. I. , g. L. S. I. , etc. . . ). Notre technique repose sur le couplage hyperfrequence/faisceau d'electrons au sein d'un semi-conducteur ou le faisceau electronique joue le role de marqueur afin de selectionner le volume dans lequel l'energie micro-onde va etre absorbee et elevee la temperature. Nous avons effectivement demontre que la densite de puissance dissipee par l'onde hyperfrequence peut se localiser dans le volume de generation des paires electron-trou creees par le faisceau electronique, les dimensions de ce volume etant controlees par l'energie des electrons du faisceau. Nous avons constate que l'elevation en temperature de la zone perturbee depend surtout de la densite de courant du faisceau d'electrons, de la temperature de pre-chauffage du semi-conducteur et de la concentration des atomes dopants. Enfin, nous avons realise un dispositif experimental qui nous a permis de traiter thermiquement des surfaces restreintes d'echantillons de silicium dopes p jusqu'a la temperature de fusion

L’objectif de cette thèse est de doper des verres sodocalciques avec des nanoparticules d’argent, d’or et de cobalt. La procédure suivie dans ce travail repose sur l’association des techniques d’échange ionique thermique (classique ou assisté par champ électrique) et d’une insolation laser UV continue (244nm). La première partie de la thèse concerne l’effet de l’oxygène sur la croissance des nanoparticules d’argent. Nous avons démontré un effet réducteur de l’oxygène sur les ions argent et par suite un effet positif sur la croissance des nanoparticules. La deuxième partie de la thèse concerne le dopage des verres avec des nanoparticules d’or. Nous avons démontré que la formation de nanoparticules d'or dépend fortement de la température appliquée durant l’échange ionique. Après optimisation des paramètres expérimentaux, nous avons pu montrer l’efficacité de nos substrats pour la détection par effet SERS de molécules très peu concentrées. La dernière partie de ce travail porte sur les résultats obtenus avec le cobalt. Nous avons démontré la formation de nanoparticules de Co3O4 et de CoO à la surface des verres. L’étude Raman menée a permis de montrer la possibilité de contrôler la phase cristalline de l’oxyde de cobalt. Mes travaux s’achèvent sur l’étude du co-dopage des verres par des nanoparticules d’argent et de cobalt. La faisabilité de ce co-dopage a été démontrée et nous avons pu mettre en évidence l’oxydation préférentielle du cobalt vis-à-vis de l’argent, ouvrant de nouvelles voies autant sur l’optimisation des capteurs à effet SERS, que vers des applications magnéto-optiques potentielles
The aim of this thesis is to dope soda-lime glasses with either silver, gold or cobalt nanoparticles. The experimental procedure is based on the successive combination of thermal ion exchange techniques (conventional or assisted by electric field) and continuous UV laser irradiation (244 nm).The first part of this work concerns the effect of oxygen on the growth of silver nanoparticles. We have demonstrated a reducing effect of oxygen on silver ions which favors the growth of silver nanoparticles during the laser exposure.The second part of this work is dedicated to the doping of the glass with gold nanoparticles. We have shown that the formation of gold nanoparticles strongly depends on the temperature applied during the ion exchange. After optimization of the experimental parameters, we have been able to show the efficiency of our substrates for the detection of very low concentrated molecules diluted in liquid solution, using the well-known SERS technique.The last part of this work deals with the results obtained with cobalt. We have demonstrated the formation of either Co3O4 or CoO nanoparticles located at the glass surface. Raman study has shown the possibility to favor etiher one of these two phases. The feasibility of co-doping the glass by silver and cobalt has also been demonstrated and we have highlighted the preferential oxidation of cobalt with respect to silver, opening new perspectives such as the optimization of SERS sensors or for potential magneto-optical applications

L'étirage à froid des tubes d'aluminium extrudés améliore leur fini de surface et augmente leur résistance ; cependant cela diminue leur ductilité. Pour atteindre la ductilité exigée lors des opérations subséquentes de pliage, les tubes sont traités thermiquement après l'étirage à froid. Pour résoudre un problème industriel, ce projet vise à déterminer les conditions de traitement thermique optimales (temps et température) pour obtenir des propriétés mécaniques (limite élastique, limite ultime et allongement à la rupture) exigées par la condition T832 de l’alliage 6063 spécifiée par la norme ASTM associée et éliminer les pertes dues à des ruptures lors du pliage des tubes. De plus, le projet expose l’influence de la quantité de déformation par étirage sur les propriétés après le traitement thermique. Enfin, il cherche à déterminer si le temps de montée en température du four peut contribuer au traitement thermique afin d'augmenter la productivité du procédé.
Cold drawing of extruded aluminium tubes not only improves the surface quality but also increases their strength, however ductility of the tubes decreases. To improve the ductility required for the following bending operations, tubes are heat treated after the cold drawing operation. To resolve an industrial problem, this research aims to determine the optimal heat treatment conditions for obtaining the required mechanical properties (yield strength, ultimate tensile strength and elongation to fracture) based on the ASTM 6063-T832 temper and also avoiding scraps caused by failure during the bending operation. Moreover, this research investigates the effect of the amount of prestrain imposed by cold drawing on mechanical properties after the heat treatment. Finally, it is interesting to know if the heating period inside the furnace before reaching the targeted temperature could be exploited as part of the required heat treatment to increase the productivity of the process.

Cette thèse concerne l'étude, le développement et la mise en uvre des lois de commande adaptatives multivariable et leur application aux procèdes de traitement thermique rapide. Les techniques de traitement thermique rapide constituent les méthodes les plus en pointe pour les procèdes thermiques lies a la fabrication des circuits intègres. La qualité du produit dépend de deux facteurs: le suivi correct des profils de température imposes et l'homogeneite thermique de la plaquette traitée. Une solution est apportée par l'utilisation de lois de commande multivariable dans un environnement adaptatif. Dans ce travail, sont traites, différents types de lois de commande prédictives et les aspects numériques de leur mise en uvre. L'identification paramétrique de systèmes variant dans le temps est également abordée. Ces schémas de commande adaptative indirecte ont nécessite l'élaboration d'un certain nombre d'ingrédients pour assurer le bon fonctionnement de l'ensemble commande estimation. Cet ensemble d'ingrédients constitue une supervision de la loi de commande adaptative. Les résultats expérimentaux présentes dans ce travail, montrent que l'utilisation des techniques de commande adaptative multivariable apporte une solution aux problèmes de la commande de la température des procèdes thermiques rapides. Ils ouvrent une nouvelle perspective pour la résolution de ces problèmes

Au cours du traitement thermique rapide (RTP) des cellules photovoltaïques à couches minces, un suivi du profil de température souhaité et une homogénéité de la chauffe substrat doivent être assurés. Le but de cette thèse est de proposer une méthodologie de conception d'un four RTP permettant d'atteindre la qualité du cycle de la chauffe souhaitée.Une modélisation thermique est réalisée en se basant sur la méthode de réseaux de composants afin de prédire le comportement thermique dynamique du four. L'approximation des flux plans et l'approximation des couches minces semi-transparentes sont utilisées pour le calcul des facteurs d'échanges directs. L'algorithme des revêtements est appliqué pour en déduire les facteurs de transfert. Le modèle thermique développé est validé expérimentalement sur un four de petites dimensions. Une méthodologie de conception du four RTP est proposée en tenant compte de l'aspect dynamique des conditions thermiques du four. Une optimisation par algorithme génétique est effectuée pour trouver l'emplacement des émetteurs. Pour chacune des configurations testées, la distribution de la puissance aux émetteurs à fournir à chaque instant est optimisée par programmation dynamique. Finalement, cette méthodologie est appliquée pour la conception d'un four RTP pour le traitement de cellules photovoltaïques à couches minces de 30 × 60 cm2. Les résultats des essais confirment la validité de la méthodologie proposée
During the rapid thermal processing (RTP) of thin film photovoltaic cells, the temperature of the latter has to follow a preset time evolution profile, while keeping spatial uniformity of the wafer. The aim of this study is to propose a design methodology of RTP furnace in order to obtain the quality of the required heating cycle.A thermal modeling is performed based on the component interaction network approach to predict the thermal behavior of the furnace. Flux plane approximation and semi-transparent thin layer approximation are used to calculate the direct exchange factor. The plating algorithm is then applied to calculate the transfer factor. The thermal model developed is validated experimentally on a furnace of small dimensions. A methodology to design a RTP furnace is proposed taking into account the dynamic aspect of the thermal conditions of the furnace. An optimization using the genetic algorithm is performed in order to find emitter dispositions. For each tested configuration, the optimal input power distribution over the emitters at each time step is found by using real time dynamic programming. Finally, the methodology is applied for the design of RTP furnace for the heat treatment of thin film photovoltaic cells of 30 × 60 cm2. Test results confirm the validity of the methodology proposed

L'etude concerne les procedes lpcvd a basse temperature et/ou faible bilan thermique utilisant les melanges gazeux disilane-ammoniac ou silane/ammoniac. Le procede basse temperature a ete analyse dans le domaine de temperature 555-645c, en utilisant le melange disilane-ammoniac. L'etude experimentale et theorique de la cinetique de depot a permis d'expliquer les resultats obtenus selon un mecanisme reactionnel du langmuir-hinshelwood. Les resultats obtenus mettent egalement en evidence une correlation entre conditions de depot et caracteristiques physico-chimiques des films deposes: indice de refraction, rapport atomique si/n, masse volumique. Le procede de depot par traitement thermique rapide (rtcvd) a ete etudie pour le melange silane-ammoniac. Une etude prealable du comportement thermique du reacteur rtp jetlight 200 a ete menee. Elle a d'abord permis de determiner le profil de temperature d'une plaquette de silicium, qui se compare favorablement a celui mesure experimentalement, et d'analyser les possibilites de reduction du gradient thermique present sur sa surface. Les vitesses de depot, entre 750 et 850c, des films de nitrure de silicium ainsi que leurs indices de refraction ont ete evalues. L'analyse de ces resultats indique une faible decomposition des reactifs en phase homogene, ce qui signifie que des films uniformes peuvent etre obtenus en operant en regime de reaction de surface et en diminuant les gradients thermiques presents dans le substrat

[Le] Développement intensif de l'industrie dans le sens de la conception et l'optimisation de nouveaux matériaux et revêtements mène à l'invention et l'élaboration des nouvelles technologies des revêtements en poudre. Une de ces technologies est la projection à froid de divers matériaux et composites. Les propriétés des matériaux composites dépendent de leur composition et de la structure de phases. Pour cette raison, il semble raisonnable de gérer la structure du matériau projeté à froid par le traitement thermique suivant. Cette technologie combinée ouvre des nouvelles possibilités de contrôler la composition de phases, de dislocations et la structure des grains des matériaux. Dans ce cas, les nouvelles opportunités pour obtenir les compostions des phases différentes et les propriétés des matériaux sont ouvertes. L'objectif principal de ce travail est d'étudier les caractéristiques spécifiques des processus de projection à froid des revêtements composites obtenus par le dépôt des mélanges des poudres ou des couches distinctes de matériaux doux et durs et de définir leur influence sur la structure et les propriétés composites afin d'obtenir et développer les nouvelles applications des revêtements composites. Trois groupes principaux des revêtements sont étudiés : le revêtement en Al-acier inox pour une application possible comme un revêtement de bariière thermique, le revêtement intermétallique Ti-El et nouveau revêtement antifriction au lubrifiant interne en acier inoxydable-SiC. Le traitement thermique des revêtements est réalisée à favoriser la formation de composants intermétalliques et graphitisation de la matrice en acier inoxydable dans le cas de revêtements acier-SiC. Les propriétés mécaniqus des revêtements telles que la microdureté et le module élasticité sont évaluées sur la base de la théorie de la plasticité à gradient de déformation et les paramètres de la dépendance de profondeur d'indentation des matériaux sont calculées. Les applications possibles des revêtements déposés sont développées et discutées
Intensive development of the industry in the direction of design and optimisation of novel materials and coatings leads to invention and elaboration of new powder coating technologies. One of these technologies is Cold Spray of various materials and composites. The properties of composites materials depend on their phase composition and structure of various phases. For this reason, it seems to be reasonable to manage the cold sprayed material structure by following heat treatment. Such a combined technology opens the new opportunities to control the phase comporition, dislocation and gain structure of materials. In this case, the new opportunities to obtain various phase composition and properties of materials are opened. The main goal of the work is to examine the specific features of cold spraying process of composite coatings obtained by deposition of powder mixtures or separate layers of soft and hard materials, and to define their influence on composite structure and properties in order to obtain and to develop the new composite coating applications. Three main groups of coating are studied : Al-SS coating for possible application as a thermal barrier coating, Ti-Al intermetallic coating and naw anti-frictional SS-SiC coating. Thermal tratment of the coatings is performed to favour the formation of intermetallic components and stainless steel matrix graphitisation in case of SS-SiC coatings. Mechanical properties of the coatings such as microhardness and elastic modulus are evaluated on the base of straingradient plasticity theory and the parameters of the depth dependence of the materials are calculated. Possible applications of the deposited coatings are developed and discussed

Dans un premier temps, on propose pour le tantale un modèle de comportement physique dépendant de la densité de dislocations et permettant de restituer les effets de la température et de vitesse de déformation sur une large gamme de 10-4 à 103 s-1. Associé à ce modèle rhéologique, on présente une relation entre la densité de dislocation et la microdureté Vickers. Les paramètres de cette relation sont identifiés pour le tantale par la modélisation numérique de l'indentation. La modélisation du procédé de fluotournage est faite par le logiciel commercial Forge2007®. Des essais sur du plomb et sur du cuivre ont permis de confronter la simulation numérique à des résultats d'expérience. Une formulation ALE est développée dans le but d'optimiser la finesse du maillage au contact des outils à partir d'une formulation déjà existante. On a développé des algorithmes particuliers permettant de conserver correctement les surfaces libres malgré les mouvements relatifs du maillage par rapport à la matière pour le procédé de fluotournage. Enfin, on propose une relation qui modélise l'évolution de la densité de dislocations lors d'un traitement thermique de restauration. Des observations in situ de la microstructure au cours d'un traitement thermique ont permis de d'améliorer la compréhension de la cinétique de recristallisation et des mécanismes de germination. Pour finir, on présente une méthode de mesure de la fraction recristallisée par mesure de la microdureté.

Parmi la multitude d’ingrédients techno-fonctionnels auxquels l’industrie agroalimentaire a recours pour formuler les produits élaborés, le blanc d’œuf est largement utilisé pour ses propriétés tensio-actives et moussantes. Les protéines sont les principales responsables de cette fonctionnalité ; mais le lien existant entre leur structure et l’expression de leurs activités in vitro n’est pas clairement établi. L’objectif de cette étude est d’acquérir de nouvelles connaissances sur la relation structure/fonctionnalité en essayant de comprendre les phénomènes biochimiques et physico-chimiques qui prennent place à différentes échelles. Le lysozyme de poule (sous sa forme chlorhydrate à pH 3,5) a été choisi comme protéine modèle pour étudier les conséquences structurales du traitement thermique à l’état solide des protéines globulaires. La protéine ainsi modifiée a été utilisé pour explorer le comportement interfacial et les propriétés moussantes du lysozyme, ainsi que pour former des microsphères de protéines. Le chauffage à l’état solide (80°C) conduit à la formation de résidus succinimidyles. Cinq sites portant cette modification ont été identifiés. La conséquence de la formation de ces cycles imides est une plus grande hydrophobie de surface, structures secondaires et tertiaire n’a pu être mise en évidence
Among food ingredients, egg white is widely used for its surface activity and foaming properties. Egg white proteins are responsible for this main functionaitly, but the relationship betweeen structure and activity is not fully elucidated. The aim of this study is to obtain further information about this relationship by combining methods that allow to describe phenomenon occuring at a molecular to a macroscopic scale. Model protein hen egg white lysozyme (lysozyme hydrochloride pH 3,5) was used to determine the structural consequences of heating in the dry state (80°C). The resulting proteins were employed to study the functional protperties of lysozyme (interfacial behavior and microsphere formation propensity). Heating in the dry state leads to the formation of succinimide residues. Five aspartyle residues were identified to be modified. The consequences of this chemical degradation are higher surface hydrophobicity, higher surface net charge, and decreased conformational stability

Une relation a été établie entre les modifications physico-chimiques des brais et la formation de mésophase au cours de traitements thermiques effectués dans un système sous reflux et à pression atmosphérique, dans un domaine de température allant de 370 à 430°C. Le modèle de Moynihan appliqué aux brais a permis d'accéder à la masse moléculaire moyenne en nombre et la répartition des molécules et des macromolécules participant à la transition vitreuse. Il a ainsi été possible de montrer qu'il pouvait y avoir, au cours du traitement thermique, prédominance des réactions de craquage par rapport aux réactions de polycondensation. Ces observations reliées aux variations de la capacité calorifique lors du traitement thermique ont permis d'établir qu'un réseau réticulé et tridimensionnel pourrait apparaître dans certaines conditions. De plus, les résultats obtenus en analyse d'image suggèrent que la structure réticulée a une influence sur l'apparition des sphères de mésophase. Enfin, l'étude des paramètres de relaxation enthalpique corrélée à la formation des sphères de mésophase indique que celles-ci apparaissent dans des conditions précises : la masse moléculaire et la polydispersité en taille de molécules et des macromolécules participant à la relaxation enthalpique doivent être suffisamment grandes

Le développement des bactéries sporulées dans les aliments peut être responsable d’intoxication alimentaire ou d’altérations des produits. Trois leviers ont été identifiés pour prévenir le développement de ce microbiote : les conditions de sporulation, l’intensité du traitement appliqué pour inactiver les spores et les conditions d’incubation. Ce travail de thèse a pour objectif (i) de quantifier l’impact des conditions de sporulation, de traitement et d’incubation sur la capacité des spores à former des colonies, et (ii) de quantifier l’impact des conditions de sporulation, de traitement et d’incubation sur les cinétiques de germination et de reprise de croissance. Dans un premier temps, un modèle mathématique a été développé pour décrire et quantifier l’impact des conditions d’incubation sur la capacité des spores à former des colonies après un traitement thermique. Ce modèle intègre uniquement des paramètres physiologiques, les limites de croissance des souches étudiées. La germination et la reprise de croissance est un processus complexe au cours duquel les spores passent par plusieurs stades successifs : spores dormantes, spores germées et cellules végétatives. Afin de quantifier l’impact des conditions de sporulation, de traitement thermique et d’incubation sur chacun de ces stades, une méthode par cytométrie en flux a été développée. Elle a permis de suivre l’évolution de chaque stade au cours du temps et un modèle primaire a été proposé afin de décrire l’évolution de chacun de ces stades. A partir de ce modèle il a été possible de décrire l’impact des différentes conditions de sporulation, de traitement thermique et d’incubation sur cette évolution et un modèle secondaire a été développé pour quantifier l’impact de ces facteurs sur les cinétiques de germination et de reprise de croissance. Afin de corréler les différences de comportement avec la composition protéique des spores, une analyse protéomique a été réalisée sur des spores produites dans différentes conditions. Ces travaux permettent de mieux appréhender le comportement de germination et de reprise de croissance des spores bactériennes. De plus, les résultats apportés ainsi que les modèles mathématiques développés dans cette thèse pourront permettre de mieux contrôler le développement des bactéries sporulées en industrie agro-alimentaire, connaissant l’impact des conditions de stockage et de formulation des produits, comme la température et le pH, sur le comportement des spores
The development of spore forming bacteria in foods can be responsible for food poisoning or food spoilage. Three levers allowing the development of this microbiota were identified: the conditions of sporulation, the conditions of heat treatment and the conditions of incubation. This PhD work objectives were (i) to quantify the impact of sporulation conditions, heat treatment intensity and recovery conditions of the ability of spores to form colonies, and (ii) to quantify the impact of sporulation conditions, heat treatment intensity and recovery conditions on germination and outgrowth kinetics. Firstly, a mathematical model was developed to describe and quantify the impact of recovery conditions on the spore ability to form colonies a heat treatment. This model integrated only physiological parameters, the growth limits. The germination and outgrowth is a complex process made of successive physiological stages the spores pass through: the dormant spores, the germinated spores and the vegetative cells. A flow cytometry method was developed in order to quantify the impact of sporulation conditions, the heat treatment intensity and the incubation conditions on each physiological stage. This method allowed monitoring the evolution of each stage over time and a primary model was proposed to describe these evolutions. Thanks to this model, the impact of sporulation conditions, the heat treatment intensity and the incubation conditions were quantified and a secondary model was developed to quantify the impact of these factors on germination and outgrowth kinetics. In order to correlate the differences of behavior with the proteome of spores, proteomic analysis were performed on spores produced in different conditions. This work allows a better comprehension of germination and outgrowth behavior. Moreover, the results and the mathematical models provided by this work can be applied in food industry to improve the control of spores forming bacteria development knowing the impact of storage conditions and the product formulation, like temperature and pH, on spore behavior

L'objectif principal de cette recherche est d'évaluer la possibilité de traiter le lixiviat de brasques usées produit par le procédé LCL&L (Lixiviation à bas caustique et chaulage) par contact direct avec un jet de plasma thermique. L'utilisation d'un chalumeau au plasma permet d'éliminer les problèmes de réaction avec les produits de combustion reliés à l'utilisation de chalumeaux conventionnels (e.g. carbonatation du NaOH en Na[indice inférieur 2]CO[indice inférieur 3]). Le fait de se servir de ce type de chalumeau en mode submergé pour le traitement d'une solution liquide constitue l'originalité du projet. Les essais effectués dans le cadre de ce travail expérimental sont réalisés à l'échelle banc d'essai dans un premier temps. Ils visent à déterminer le taux de décomposition des cyanures contenus dans le lixiviat sous des conditions de plasma thermique en fonction de différents paramètres et à faire la mise à l'échelle d'un réacteur pilote. La puissance électrique fournie au chalumeau, la température et la pression d'opération, le point d'addition d'eau, le volume de lixiviat traité et l'addition de peroxyde d'hydrogène (H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2]) comme co-réactif ont tous un impact sur le taux de destruction des cyanures trouvé. Sous toutes les conditions étudiées, le réacteur plasma offre un taux de destruction plus rapide qu'un réacteur agité sous pression pour une même concentration en cyanures. Ainsi, la comparaison de la constante cinétique obtenue pour le réacteur agité avec une constante similaire pour le réacteur plasma (pente du graphique -ln(C/C[indice inférieur 0]) en fonction du temps) est de 0.04x10[indice supérieur -3] s[indice supérieur -1] vs 0.59x10[indice supérieur -3] s[indice supérieur -1] à 100[degrés]C et de 1.85x10[indice supérieur -3] s[indice supérieur -1] vs 3x10[indice supérieur -3] s[indice supérieur -1] s à 170[degrés]C. Ces résultats confirment que le plasma joue un rôle important sur la décomposition des cyanures et qu'il contribue à en augmenter le taux de destruction. Suite aux connaissances acquises sur le banc d'essai, un réacteur pilote est conçu. Un chalumeau au plasma d'une puissance de 60 kW-150 kW et fonctionnant avec l'air comme gaz plasmagène y est utilisé. Le montage pilote pourra éventuellement servir au design à l'échelle industrielle du procédé dans une phase subséquente à ce projet.

Résumé : La pollution de l'environnement est devenue un problème mondial majeur. Le développement rapide des industries de procédés conduit à une augmentation constante des quantités d'eaux usées et des liqueurs contaminées rejetées. Les acides carboxyliques représentent une part importante de la charge organique des polluants dans les eaux usées et dans les solutions aqueuses industrielles. Une technologie efficace et respectueuse de l'environnement est donc requise pour réduire les effets négatifs de l'industrialisation sur l'environnement et pour éliminer les polluants des eaux usées et des liqueurs industrielles contaminées. Le plasma thermique submergé à courant continu (CC) est l'une des technologies proposées pour éliminer les contaminants des liquides et des solutions. Le réacteur au plasma thermique submergé à courant continu est un nouveau réacteur dans lequel le contact direct entre le plasma et la solution est établi. Une caractéristique importante du plasma thermique type CC est le gaz de plasma. Selon le type du gaz plasmagène, les plasmas thermiques CC présentent différents taux de décomposition, d’espèces réactives, d’enthalpies, de conductivités thermiques, et de temps de vie des électrodes. Parmi les différentes torches des plasmas thermiques CC, la torche à plasma thermique à mélange gazeux à base de CO[indice inférieur 2], récemment inventée, présente une amélioration très significative de la performance, c'est-à-dire une enthalpie plasmatique et une conductivité thermique élevées par rapport à celles des gaz de plasma concurrents. Une approche principalement expérimentale a permis d’étudier la faisabilité et le mécanisme de décomposition de l'acide carboxylique à haut poids moléculaire dans des solutions via les différents plasmas thermique submergés à CC. L'acide sébacique, un acide carboxylique à haut poids moléculaire a été choisi comme représentant de contaminant de type organique dans la liqueur Bayer. Deux différentes torches de plasma, incluant la torche à plasma oxygène et air ainsi que la torche à plasma CO[indice inférieur 2]/CH[indice inférieur 4] nouvellement conçues ont été utilisées. L'effet des différentes conditions de fonctionnement en incluant le temps de traitement, le pH initial de la solution, et la pression du réacteur, ainsi que le rôle des agents oxydants tels que le H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2], ont été étudiés sur la décomposition de l'acide sébacique. Pour identifier le rôle des différents gaz de plasma et des conditions opérationnelles sur le mécanisme de décomposition et sur les produits intermédiaires, une caractérisation qualitative et quantitative a été réalisée sur les solutions traitées avec la méthode de chromatographie ionique couplée à la spectrométrie de masse (IC/MS). L'effet thermochimique des gaz de plasma sur la décomposition de l’acide sébacique et sur les produits intermédiaires a également été étudié. À travers les différents essais réalisés dans cette étude, il a été montré pour la première fois que la décomposition de l'acide carboxylique de poids moléculaire élevé est réalisable avec le plasma thermique submergé en utilisant des gaz de plasmas différents. Le taux de décomposition d'acide sébacique lors de l’utilisation d’un plasma thermique à oxygène en milieu basique est plus élevé par rapport aux autres plasmas thermiques (air, et CO[indice inférieur 2]/CH[indice inférieur 4]) en mode submergé. Il a été constaté que cela est dû principalement à sa forte concentration en espèces oxydantes telles que l’ozone. Il a été observé que la décomposition de l'acide sébacique en milieu basique par l’utilisation de plasma d’oxygène et de plasma à air se produit par un mécanisme d'oxydation consécutif jusqu'à la production finale d'acides di-carboxyliques de plus faibles poids moléculaires et de CO[indice inférieur 2] (dissous dans la solution sous la forme de carbone inorganique). Il a été trouvé aussi pour la première fois que le plasma thermique submergé CO[indice inférieur 2]/CH[indice inférieur 4], peut décomposer l'acide carboxylique de poids moléculaire élevé sur la base d’un mécanisme séquentiel de photo-oxydation en raison de sa forte intensité de rayonnement ultraviolet. Le plasma de CO[indice inférieur 2]/CH[indice inférieur 4] a montré une vitesse de décomposition supérieure dans le milieu neutre. Par contre, en milieu basique, le plasma d'oxygène et le plasma d'air ont montré une vitesse de décomposition plus élevée. Il a également été montré que l'ajout d'H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2] en milieu basique a augmenté la vitesse de décomposition de l'acide sébacique avec le plasma CO[indice inférieur 2]/CH[indice inférieur 4] jusqu’à la même vitesse de décomposition que le plasma d'oxygène dû à une plus grande intensité de rayonnement UV du plasma de CO[indice inférieur 2] en comparaison avec celle du plasma d'oxygène. Dans une perspective plus générale, à travers différentes expériences, il a été montré que le plasma de CO[indice inférieur 2]/CH[indice inférieur 4] peut offrir une grande vitesse de décomposition des acides carboxyliques de poids moléculaire élevés dans un milieu acide et neutre, et également en milieu basique en présence de peroxyde d'hydrogène. Cela permettra le traitement des contaminants dans une grande variété de conditions de solution à l'aide de plasma du gaz CO[indice inférieur 2]. Les résultats de cette thèse aident à mieux comprendre la décomposition des contaminants organiques à hauts poids moléculaires dans les solutions utilisant les plasmas thermiques submergés. De plus, ces résultats proposent une application potentielle pour la torche à plasma de CO[indice inférieur 2] pour le traitement des eaux usées. // Abstract : Environmental pollution has become a major global problem. Rapid development of process industries leads to a constant increase in amounts of wastewater and contaminated industrial process liquors. Carboxylic acids represent a significant portion of the organic load of pollutant in wastewater and industrial aqueous solutions. An effective and environmentally friendly technology is therefore required to reduce the negative effects of industrialization on the environment and subsequently remove pollutants from wastewater and contaminated industrial liquors. DC (Direct Current) submerged thermal plasma is one of the proposed technologies for removing contaminants from liquids and solutions. DC submerged thermal plasma reactor is a novel reactor in which the direct contact between plasma and solution is established. An important characteristic of typical DC thermal plasma is the plasma gas. Depending on the type of plasma gas, DC thermal plasmas present different decomposition rates, reactive species, enthalpy, thermal conductivity, and electrode life time. Among different DC thermal plasma torches, the recently invented CO[subscript 2]-based gas mixture thermal plasma torch exhibits a very significant performance improvement, i.e. high plasma enthalpy and high thermal conductivity in comparison with competing plasma gases. In this study, by a mainly experimental approach, the feasibility and decomposition mechanism of high molecular weight carboxylic acid in solution via different DC submerged thermal plasmas has been investigated. Sebacic acid, a high molecular weight carboxylic acid, was selected as a representative of a typical organic contaminant in Bayer liquor. Two different DC plasma torches have been used including oxygen DC plasma torch and the newly designed CO[subscript 2]/CH[subscript 4] plasma torch. The effect of different operational conditions including treatment time, initial solution pH, and the reactor pressure as well as the role of oxidizing agents such as H[subscript 2]O[subscript 2], were investigated on the decomposition of sebacic acid. To identify the role of different plasma gases and operational conditions on the decomposition mechanism and its intermediate products, qualitative and quantitative characterization was done on the treated solutions with IC/MS (Ion Chromatography/Mass Spectrometry) method. The thermochemical effect of the plasma gases on the decomposition of sebacic acid and its intermediate products was also investigated. Through different experiments, it was shown for the first time that decomposition of high molecular weight carboxylic acid is feasible with submerged thermal plasma by using different plasma gases. The decomposition rate of sebacic acid by using oxygen thermal plasma in basic medium was higher compared with other thermal plasmas (air, and CO[subscript 2]/CH[subscript 4]) in submerged mode. It was found that the higher decomposition rate with oxygen plasma is mostly due to its high concentration of oxidant species such as ozone. The decomposition of sebacic acid in basic medium with oxygen and air plasma was revealed to occur with a consecutive oxidation mechanism up to the final production of the lowest molecular weight di-carboxylic acids and CO[subscript 2] gas (dissolved in solution in the form of inorganic carbon). It was found for the first time that the CO[subscript 2]/CH[subscript 4] submerged thermal plasma can decompose well high molecular weight carboxylic acid based on a sequential photo-oxidation mechanism due to its high ultraviolet (UV) radiation intensity. The CO[subscript 2]/CH[subscript 4] plasma showed higher decomposition rate in neutral medium, however oxygen and air plasma showed higher increased the sebacic acid decomposition rate with the CO[subscript 2]/CH[subscript 4] plasma up to the same decomposition rate of the oxygen plasma due to higher UV radiation intensity of the CO[subscript 2] plasma than that of the oxygen plasma. In a more general perspective, through different experiments, it was shown that CO[subscript 2]/CH[subscript 4] plasma can offer high decomposition rate for high molecular weight carboxylic acids in acidic and neutral medium and also in basic medium in the presence of hydrogen peroxide. This will allow using plasma for treatment of contaminants in a wide variety of solution conditions by using CO[subscript 2] gas. The findings of this thesis therefore will shed light on the decomposition of large organic contaminants in solutions with submerged thermal plasmas. Also, it provides a potential application for CO[subscript 2] plasma torch in wastewater treatment.

La présente étude s'inscrit en continuité des travaux antérieurs menés séparément par Théret et Arnould. Elle tend à apporter un complément d'informations visant à améliorer les lois cinétiques régissant les différents mécanismes mis en jeu lors de la solidification eutectique des fontes à graphite sphéroïdal (G. S. ). A partir d'échantillons de fonte G. S. Obtenus par trempe en cours de solidification dirigée, on a pu étudier l'effet de la vitesse de refroidissement sur les différentes grandeurs qui gouvernent l'évolution de la structure durant la réaction eutectique. La précision accrue de nos mesures expérimentales due à une nette amélioration des conditions de trempe a permis de suivre, à travers l'évolution du nombre de nodules de graphite, la cinétique d'apparition des germes graphitiques au cours du refroidissement. Sur la base des observations expérimentales concernant le mode de solidification des fontes G. S. Et à la lumière des nouveaux résultats obtenus dans le cadre de cette étude, il a été possible de proposer un modèle de simulation de la solidification eutectique des fontes G. S. Qui rend bien compte de l'influence de la vitesse de refroidissement sur le nombre de nodules et sur la cinétique globale de cristallisation. Dans cette approche la germination et la croissance ont lieu conjointement. La germination de nouveaux nodules est prise en compte à l'aide d'une loi semblable à celle considérée par Olfield mais dans laquelle le nombre de sites de nucléation actives durant le refroidissement est pondéré par la fraction volumique de liquide résiduel. Les courbes calculées à l'aide de ce modèle ont été comparées aux mesures réalisées sur échantillons trempés. Les résultats expérimentaux ainsi que le modèle théorique avance confirment l'importance de la vitesse de refroidissement sur le palier eutectique, l'intervalle de réaction eutectique et le nombre de nodules de graphite en fin de solidification

Ce travail de thèse a été consacré à l'étude de la formation et de la transformation des défauts ponctuels induits par différents traitements physico-chimiques : hydrogénation, recuit thermique, insolation ultraviolette (UV) et visible, de la fibre Corning SMF-28, en utilisant diverses techniques spectroscopiques : diffusion Raman, spectroscopie d'absorption infrarouge et d'émission. Les résultats relatifs aux défauts ponctuels sont regroupés en 3 parties. La 1ère porte sur l'étude des hydroxyls dans les fibres préalablement chargées en hydrogène. Nous présentons les conditions de leur formation et transformation en fonction de la température, de l'atmosphère de recuit et de l'insolation UV. La 2ème partie est consacrée à l'influence du traitement thermique sur les défauts émettant dans le visible et ce aussi bien dans les fibres vierges qu'hydrogénées. La 3éme partie est dédiée aux effets de l'insolation sur les fibres. Nous exposons tout d'abord les résultats relatifs aux modifications induites par insolation UV à 244 nm de fibres non traitées et hydrogénées. Avant d'aborder les effets de l'insolation à 325 et 488 nm, nous exposons les résultats de l'influence du mode d'insolation, uniforme ou périodique. Dans cette partie nous avons porté une attention particulière à l'étude de l'émission bleue autour de 400 nm. La transformation des centres à l'origine de cette émission s'accompagne d'une modification de l'indice de réfraction et est impliquée dans la photosensibilité des fibres germanosilicates. L'évolution de cette émission est discutée dans le cadre d'une transformation en 2 étapes des centres émetteurs comme le propose Canning. La discussion des résultats a montré que ce modèle ne permet pas de rendre compte de l'ensemble de nos observations expérimentales. Nous proposons une modification de ce modèle basée sur une transformation en 3 étapes et une attribution des produits des différentes étapes en lien avec les propriétés spectroscopiques des centres émetteurs
Formation et transformation of points defects in germanosilicate optical fibres under various treatment (hydrogen loading, thermal annealing and laser irradiation), that are commonly used for Fibre Bragg Gratings manufacturing, are investigated by use of different spectroscopic techniques, such infrared (IR) absorption, Raman scattering and luminescence spectroscopy [etc]

Des céramiques appartenant aux systèmes Si-C, Si-C-N, Si-C-O et Si-C-N-O ont été traitées thermiquement à diverses températures entre 850 et 1800c. La structure, la micro et la nanotexture des différents échantillons ont été déterminées et reliées à l'évolution de diverses propriétés (électriques et mécaniques). Les variables sont à la fois intrinsèques (proportion de carbone et d'azote, architecture du polymère de départ) et extrinsèques (vitesse de chauffe, atmosphère de pyrolyse, réticulation par l'oxygène, ajout de catalyseurs). Quel que soit le système étudié on a montré que: 1) l'architecture du polymère influe directement sur celle de la céramique; 2) la céramique porte dès le stade amorphe la structure préfigurant son état de cristallisation ultime (SiC ou Si#3N#4); 3) toutes les céramiques contenant au moins Si et C présentent toujours une phase carbone libre, dont l'apparition précède celle des premiers cristaux qui sont toujours du SiC; 4) l'hydrogène est un élément constitutif important malgré sa faible proportion massique et sa disparition relativement précoce. Il apparaît directement reliable au carbone libre aromatique, dont il sature momentanément les atomes périphériques; 5) tout hétéroatome réticulant (O,N) est bénéfique dans un premier temps et nuisible dans un deuxième temps vis-a-vis de la stabilité thermique du matériau; 6) au contraire, l'excès de carbone libre est toujours favorable, car il freine la croissance cristalline, voire la nucléation. Ceci s'opère toujours par le même processus : à partir d'entités élémentaires nanométriques se développe un réseau d'empilements carbonés interconnectés formant des cages plus ou moins incomplètes autour de cristaux de SiC ou de phase amorphe; 7) toutes les céramiques connaîssent deux régimes de croissance cristalline successifs, le dernier étant toujours une croissance rapide par coalescence par chocs intergranulaires.

Une méthodologie simplifiée destinée à être mise en œuvre dans l'industrie, utilisant la chromatographie en phase gazeuse couplée a la spectrométrie de masse (cpg/sm) des dérivés oxime-tms a été mise au point permettant l'analyse de la composition en mono-, disaccharides et pseudodisaccharides du caramel. Utilisant cette méthodologie, nous avons montré qu'un caramel de d-fructose contient essentiellement des dianhydrides du fructose (DAF), un caramel de d-glucose surtout des glucobioses et un caramel de saccharose des DAF et des glucobioses. Les DAF étant présents dans les trois types de caramels étudiés, ces pseudodisaccharides, issus de l'action contrôlée de la chaleur sur des sucres alimentaires, peuvent alors être utilises comme traceurs de traitement thermique des sucres donc de l'authenticité des caramels. Cette méthodologie a par ailleurs permis de confirmer la présence de dianhydrides du fructose dans des aliments riches en sucres et qui ont été soumis à l'action de la chaleur. Le caramel de d-fructose peut contenir jusqu'à 13 isomères de DAF dont les deux majoritaires sont l'-d-fructofuranose -d-fructofuranose 1,2:2,1-dianhydride et l'-d-fructofuranose -d-fructopyranose 1,2:2,1-dianhydride qui peuvent représenter jusqu'à 40% du produit. Au cours du traitement thermique du fructose, la formation des DAF implique des intermédiaires les fructobioses. La proportion relative des 13 isomères varient en fonction du pourcentage d'acide citrique (promoteur de caramélisation) utilise lors de la préparation des caramels. Du point de vue microbiologique, les DAF sont des composes non-fermentescibles pour deux levures osmotolerantes, pichia anomala et debaryomyces hansenii. Un procédé de préparation d'un sirop de DAF à partir d'un caramel de d-fructose a été développé qui comporte une étape de fermentation et de décoloration. Ce sirop est constitué des 13 isomères de dianhydride du fructose. Il se caractérise par une faible saveur sucrée. Ce sirop de DAF retient plus de 90% de maltol, un composant aromatique de la fraction volatile du caramel, ce qui permet de supposer que les DAF pourraient avoir un rôle de rétenteur d'arôme. Enfin ce sirop de DAF pourrait être un ingrédient humectant et texturant.

Le travail de ma thèse s'inscrit dans le contexte général de l'amélioration des procédés de traitement thermique des pièces massives en composites à matrice thermodurcissable. Parmi les techniques utilisées, le chauffage par micro-onde est sûrement l'une des plus séduisantes. Cependant le traitement homogène de pièces de dimensions importantes n'est pas sans poser des problèmes. Ces problèmes sont liés à l'existence possible d'ondes stationnaires, et à l'atténuation des ondes électromagnétique. Ce travail a pour but l'amélioration de la technique par la mise au point d'une optimisation des moules permettant d'atteindre cette meilleure homogénéité grâce à l'effet diélectrique d'inversion de l'atténuation des ondes électromagnétiques. Le sujet traité nécessite une approche multidisciplinaire puisque traitant de la création de sources thermiques dont il faut maîtriser la distribution spatiale et temporelle, sources créées par un champ électromagnétique et régissant la cinétique des réactions chimiques. La solution proposée nécessite donc de maîtriser les trois domaines thermique, électromagnétique et chimique qui interviennent ici d'une façon fortement couplée
The objective of my thesis is the improvement of the heat treatment processes of the massive parts in composite materials with a thermoset matrix. From all the techniques available, heating by microwave is the technique which is the most attractive and therefore it was the one implemented. However the homogeneous treatment of parts of significant size by this technique poses certain problems. These problems are related to the possible existence of standing waves and to the attenuation of electromagnetic waves. The objective of this work is the improvement of this technique by optimizing the mold geometry and dimensions which makes it possible to reach a better homogeneity thanks to the dielectric effect of attenuation inversion of electromagnetic waves. The present subject requires a multidisciplinary approach, because it treats the creation of thermal sources. These sources are created by an electromagnetic field and that governs the chemical reactions kinetics. The solution suggested thus requires controlling the three areas, thermal, electromagnetic and chemical which happen here in a strongly coupled way

La digestion anaérobie est utilisée depuis près d’un siècle comme un traitement efficace des déchets organiques. L’intérêt de ce traitement en anaérobie est en essor, car il présente des avantages significatifs sur les traitements alternatifs biologiques et d’autres options d’élimination des déchets. Cette étude se focalise sur l’optimisation du processus de digestion anaérobie en utilisant deux stratégies différentes. La première vise à augmenter la biodégradabilité du substrat par un prétraitement thermique. La seconde technique repose sur l’utilisation d’un système de biofilms pour augmenter le taux de production de biogaz et minimiser la taille du réacteur.Les déchets alimentaires sont principalement utilisés comme substrat modèle de par leur composition, leur abondance et leur renouvellement. Dans ces travaux de thèse, l’influence de la température des prétraitements thermiques sur la solubilisation de la matière organique, ainsi que la production de méthane des déchets alimentaires sous différentes conditions ont été étudié. Une amélioration significative de la solubilisation et de la biodégradabilité des déchets alimentaires ont été observés pour tous les prétraitements thermiques sur les déchets alimentaires comparativement aux déchets non traités. La plus importante amélioration (28%) de la biodégradabilité a été observée pour les déchets alimentaires traités à la plus basse température de prétraitements (80°C). Les résultats montrent une corrélation forte entre le type de substrats (carbohydrate, protéines et teneur en lipides), la température de prétraitement thermique et son efficacité dans l’amélioration de la biodégradabilité.Dans une seconde partie, une opération prolongée d’un système intégré à deux étages, incluant une cuve agitée en continu et un réacteur à biofilm anaérobie a été réalisé pour produire du biohytane (biohydrogène et méthane) à partir de déchets alimentaires. Le réacteur à biofilm anaérobie a été utilisé pour remédier au lessivage de la biomasse du réacteur. La formation d’une biomasse mature et équilibrée a amélioré de façon importante la stabilité du processus, ce dernier n’ayant pas été affecté par un raccourcissement du temps de rétention hydraulique (HRT) de 6 à 3,7 jours dans le premier réacteur, et de 20 à 1,5 jours dans le second réacteur. De plus, le système à deux étages, constitué d’un pilote à l’échelle d’un batch pour la fermentation sombre et d’un réacteur à biofilm anaérobie, coproduisant de l’hydrogène et du méthane à partir de la fraction organique des déchets solide ménagers (OFMSW), a été utilisé afin de déterminer la capacité d’un réacteur à biofilm anaérobie à supporter un choc de charge organique. Les résultats montrent une récupération plus rapide du réacteur à biofilm anaérobie après un évènement de charge organique
Anaerobic digestion (AD) has been used over a century for an effective treatment of organic wastes. Interest in anaerobic treatment is continually increasing since it presents significant advantages when compared to alternative biological treatments and waste disposal options. This research study was mainly focused on optimization of the AD process, that was achieved through two different strategies. The first aimed at increasing the substrate biodegradability by a means of thermal pretreatment. The second was focused on the application of a biofilm based system to improve the biogas production rates and minimize the reactor size.Food waste (FW) was mainly used as a model substrate due to its suitable composition, abundance and renewability. In this thesis the influence of thermal pretreatment temperature on organic matter solubilization and methane yield of FW under different operational conditions was investigated. Significant improvement of the FW solubilization and biodegradability were observed for all thermally pretreated FW compared to the untreated FW. The highest biodegradability enhancement, i.e. + 28 %, was observed for FW treated at the lowest thermal pretreatment temperature, i.e. 80 ⁰C. The results showed a strong correlation between the substrate type (e.g. carbohydrate, protein and lipid content), the thermal pretreatment temperature and its effectiveness in promoting the biodegradability.In the second part of the work, a prolonged operation of an integrated two-stage system, including a continuously stirred tank and an anaerobic biofilm reactor, was carried out to produce biohythane (biohydrogen and methane) from the FW. The anaerobic biofilm reactor was employed to overcome the biomass wash-out from the reactor. The formation of a well-matured and balanced AD biomass greatly improved the process stability, which was not affected by shortening the hydraulic retention time (HRT) from 6 to 3.7 days in the first reactor and from 20 to 1.5 days in the second reactor. Moreover a two-stage system, comprised of a pilot scale batch dark fermenter and an anaerobic biofilm reactor co-producing hydrogen and methane from the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW), was used to assess the capability of the anaerobic biofilm reactor to face an organic shock loads. The results showed a faster recovery of anaerobic biofilm reactor performance after the shock load events

Le travail visait à l'élaboration d'un nouveau composite à base de bois présentant entre autres une bonne stabilité dimensionnelle et une dureté satisfaisante. Afin de faciliter l'obtention d'un tel matériau, nous avons fat subir au bois un traitement thermique appelé rétification. Nous avons donc testé en parallèle deux types de traitements en utilisant soit un agent liant (anhydrides) soit des monomères multifonctionnels contenant à la fois les fonctions capables de réagir avec les groupements hydroxyle du bois et une double liaison susceptible de polymériser. L'efficacité de ces traitements ainsi que de leur couplage a été suivie à l'aide de l'ASE et de la dureté Brinell. Nous avons déterminé les propriétés superficielles des bois naturels et rétifiés à différentes températures. Afin d'expliquer une diminution de toutes ses valeurs, la thèorie de la désactivation thermique a été avancée. La dernière partie de ce travail est consacrée à l'étude de la polymérisation dans la masse du bois imprégné par les micro-ondes. Malgré quelques points restant à résoudre, l'avenir industriel de cette technique de polymérisation dans la masse est très prometteur.

Il existe deux stratégies principales pour fabriquer des engrenages, liées à l'ordre d'enchaînement de l'usinage de finition et du traitement thermique. Dans le cas qui nous occupe ici chez Renault, la majorité des pièces produites adopte un processus où le traitement thermique termine la gamme de fabrication, ce qui n'autorise aucune modification de la géométrie de la denture en sortie de trempe. Il est donc primordial d'analyser les déformations qui apparaissent lors de cette étape. Indépendamment de ces stratégies de fabrication, la vie d'une pièce peut être divisée en deux phases : la mise au point et la vie série. Chaque période génère des problématiques séparées. Pour la première, il est utile de connaître au préalable la déformation de la pièce lors du traitement thermique, voire des autres opérations de la gamme. Un état de l'art des modélisations phénoménologiques actuelles est donc dressé, ainsi qu'une liste des données nécessaires au calcul. L'applicabilité de la simulation numérique à ce problème est alors étudiée. Une bonne corrélation qualitative a été observée entre simulation et données expérimentales. Cependant, étant donné la complexité des donnée nécessaires et la détermination des conditions aux limites, une autre possibilité a également été développée, structurée autour d'une base de données recensant les déformations des engrenages de chaque site. Cette méthodologie a été implémentée dans une application qui est maintenant utilisée sur tous les sites de mécanique Renault. Une fois cette mise au point terminée, la pièce entre dans la deuxième phase, la vie série. Celle-ci voit apparaître alors un second type de problème : la dérive du processus nominal. Cette dérive peut être occasionnée par exemple par une matière légèrement modifiée, des conditions d'usinage optimisées ou une variation du traitement thermique qui échappe aux contrôles classiques mis en place. Nous nous attachons ici principalement aux dérives qui provoquent une variation dimensionnelle de la pièce mais le principe peut être appliqué à d'autres variations. Retrouver le plus rapidement possible l'origine d'une telle dérive et la corriger alors que la production est arrêtée est impératif. Nous proposons donc ici les fondements d'une méthode permettant de reconnaître l'origine d'une dérive identifiée à partir de la seule mesure de la déformation de la pièce. Une base des dérives possibles est créée en réalisant une décomposition modale (POD) des simulations numériques représentant les variations du process. En projetant la mesure réelle sur cette base, nous sommes ainsi capables d'identifier l'origine de la dérive et donc de réduire les délais d'analyse du problème.

Cette thèse de doctorat, a consisté, dans une première partie, à introduire d'une part, la notion de l'analyse du cycle de vie " ACV " et celle des biocarburants. D'autre part, à présenter l'intérêt d'appliquer une ACV sur des biocarburants afin de valoriser leurs bilans énergétiques et analyser leurs impacts environnementaux face aux carburants conventionnels. Dans une deuxième partie, nous avons comparé, d'un point de vue énergétique et environnemental, 3 scénarios de production d'électricité : 2 scénarios de cogénération (turbine à vapeur et ORC) pour la production d'énergie électrique et thermique à partir de biomasse, et un scénario de cogénération par moteur diesel. Ces scénarios sont comparés à l'aide de deux méthodes orientées " analyse des dommages ": Eco-indicateur 99 (E) et IMPACT2002+Dans une troisième partie, on a abordé la valorisation du biogaz sous forme de carburant dans des moteurs "dual fuel" pour des engins agricoles dans le but de déterminer l'impact environnemental lié à l'utilisation de ce carburant alternatif au diesel par rapport aux autres biocarburants. Les méthodes Eco-indicateur 99 (E) et CML ont été utilisées ici. On a pu ainsi identifier les principaux polluants générés à chaque étape du cycle de vie de l'agrocarburant et les étapes qui ont les plus grands impacts environnementaux et on a identifié, selon nos critères et par rapport au contexte, le scénario énergétique le plus compatible avec le principe de développement durable.

Les nickelates de terres rares de formule générale Ln2NiO4+δ (Ln = La, Pr, ou Nd) suscitent un fort intérêt, aussi bien au niveau théorique qu’au niveau expérimental, en raison notamment de leur propriétés thermo-radiatives exceptionnelles de type corps noir. De nombreux industriels s’intéressent ainsi aux émetteurs thermiques par émission infrarouge, afin de remplacer le procédé de chauffage classique par convection. Le pouvoir émissif de ces matériaux est intimement lié à leurs propriétés intrinsèques et extrinsèques. Les propriétés intrinsèques d’un matériau correspondent à sa composition chimique, son épaisseur, et ses indices optiques, tandis que les propriétés extrinsèques dépendent plutôt de sa texture (rugosité, porosité, taille de grains et de pores, joints de grain, etc.), et la présence éventuelle d’impuretés. Des revêtements de Pr2NiO4+δ ont été déposés sur substrats polycristallins et monocristallins par pulvérisation cathodique magnétron radiofréquence, combiné avec un traitement thermique approprié à 1100◦C. L’analyse par diffraction des rayons X a révélé la composition biphasique des revêtements, avec la présence d’une surstoechiométrie en oxygène. La morphologie des surfaces a été étudiée par MEB, AFM et profilométrie, révélant l’aspect rugueux et poreux des couches déposées. Les propriétés thermo-radiatives ont été étudiées par spectroscopie infrarouge. L’émissivité spectrale normale a été mesurée de 300 K jusqu’à 1400 K, confirmant les fortes propriétés d’émissivité des revêtements de Pr2NiO4+δ , même pour une faible épaisseur de 1,5 μm. Dans le moyen infrarouge, une émissivité totale de 0,87 a été obtenue pour une épaisseur de 2,8 μm
Rare earth nickelate oxides Ln2NiO4+δ (Ln = La, Pr, and Nd) have attracted considerable interest for both theoretical and experimental studies especially due to their pseudo-high black body behavior. Advanced industry takes a particular interest in applications based on infrared radiation heater, which tend to replace the classical heating convection. Thermal radiative properties of materials are intimately related to their intrinsic and extrinsic characteristics. Intrinsic properties concern chemical composition, thickness layer and complex refractive index, while extrinsic properties refer to the texture (roughness, porosity, grain and pore sizes and grain boundaries) and the presence of impurities. Pr2NiO4+δ coatings have been obtained on both polycrystalline and monocrystalline substrates by combining RF magnetron co-sputtering with an appropriate heat treatment at 1100◦C. X-ray diffraction spectroscopy analysis revealed a biphasic Pr2NiO4+δ compound, with an oxygen over-stoichiometry. The surface analysis was probed by SEM, AFM and profilometry, and showed a rough and porous granular aspect for all the deposited layers. Thermal radiative properties were studied by infrared optical spectroscopy. The normal spectral emissivity from 300 K up to 1400 K confirmed the high emissive properties of the Pr2NiO4+δ coatings, even for thicknesses down to 1,5 μm. A total normal emissivity of 0,87 in the mid-infrared range is obtained for the 2,8 μm coating thickness

Il existe deux stratégies principales pour fabriquer des engrenages, liées à l'ordre d'enchaînement de l'usinage de finition et du traitement thermique. Dans le cas qui nous occupe ici chez Renault, la majorité des pièces produites adopte un processus où le traitement thermique termine la gamme de fabrication, ce qui n'autorise aucune modification de la géométrie de la denture en sortie de trempe. Il est donc primordial d'analyser les déformations qui apparaissent lors de cette étape. Indépendamment de ces stratégies de fabrication, la vie d'une pièce peut être divisée en deux phases : la mise au point et la vie série. Chaque période génère des problématiques séparées. Pour la première, il est utile de connaître au préalable la déformation de la pièce lors du traitement thermique, voire des autres opérations de la gamme. Un état de l'art des modélisations phénoménologiques actuelles est donc dressé, ainsi qu'une liste des données nécessaires au calcul. L'applicabilité de la simulation numérique à ce problème est alors étudiée. Une bonne corrélation qualitative a été observée entre simulation et données expérimentales. Cependant, étant donné la complexité des donnée nécessaires et la détermination des conditions aux limites, une autre possibilité a également été développée, structurée autour d'une base de données recensant les déformations des engrenages de chaque site. Cette méthodologie a été implémentée dans une application qui est maintenant utilisée sur tous les sites de mécanique Renault. Une fois cette mise au point terminée, la pièce entre dans la deuxième phase, la vie série. Celle-ci voit apparaître alors un second type de problème : la dérive du processus nominal. Cette dérive peut être occasionnée par exemple par une matière légèrement modifiée, des conditions d'usinage optimisées ou une variation du traitement thermique qui échappe aux contrôles classiques mis en place. Nous nous attachons ici principalement aux dérives qui provoquent une variation dimensionnelle de la pièce mais le principe peut être appliqué à d'autres variations. Retrouver le plus rapidement possible l'origine d'une telle dérive et la corriger alors que la production est arrêtée est impératif. Nous proposons donc ici les fondements d'une méthode permettant de reconnaître l'origine d'une dérive identifiée à partir de la seule mesure de la déformation de la pièce. Une base des dérives possibles est créée en réalisant une décomposition modale (POD) des simulations numériques représentant les variations du process. En projetant la mesure réelle sur cette base, nous sommes ainsi capables d'identifier l'origine de la dérive et donc de réduire les délais d'analyse du problème
Two main strategies exist to manufacture gears, depending the respective order of finishing and heat treatment. Renault mainly uses a process where heat treatment follows finishing. Due to this, gear tooth distortion can not be corrected after quenching and thus has to be analysed in detail. Regardless of these two strategies, production development can be divided in two phases : process set up and series production. Each phase has its own problem. For the first, it will be useful to know beforehand the distortion during heat treament and other steps. We present some current phenomenological models of heat treatment process. A list of input parameters is done. Next, the use of numerical simulation is examined. A good qualitative correlation is observed between numerical and experimental results. Nevertheless, due to the complexity of input data and the determination of boundary conditions, another methodology is proposed structured around a data base containing the deformations of all gears manufactured in the factories. This methodology is implemented in a software and used at all Renault locations. Once this set up is finished, the part enters into series production. A second problem occurs : the nominal process deviation. For example, slight material changes, variations in machining conditions, modifications of heat treatment and so on can be responsible for these deviations. We mainly focuse here on dimensional deviations but this method could be applied to other ones. When production is stopped, these deviations have to be rapidly identified. This is why we propose here the methodology fundamentals to recognise the deviation origin from the part deformation. A numerical basis of all the deviations is created by applying a Proper Orthogonal Decomposition on numerical simulations. The projection of the real part deformation on this basis can help us to identify the deviation origin and so reduce time needed to analyse the problem

Le xanthane est un exopolysaccharide anionique de fermentation. Sa conformation semi-rigide et sa forte masse moléculaire en font un agent largement utilisé dans de nombreuses applications pour ses qualités épaississante et viscosifiante notamment. Ces caractéristiques sont gouvernées par une transition conformationnelle, fonction essentiellement de la salinité et de la température. L'étude de ces paramètres en diffusion de la lumière, viscosimétrie, couplage chromatographie d'exclusion stérique / diffusion de la lumière et microscopie à force atomique principalement a permis de mettre en évidence une organisation en double hélice de la molécule native, celle-ci pouvant subir une dénaturation à une température suffisante accompagnée d'une dissociation irréversible en milieu dilué. La renaturation s'effectue par contre selon un processus intramoléculaire montrant un repliement antiparallèle de la chaîne. En régime concentré, l'existence d'interactions intermoléculaires renforcées par l'apparition de mésophases à une concentration suffisante permet d'accéder aux caractéristiques d'un gel faible des 7g/l dans NaCl 0,03M. Une étude de montée-descente en température a également montré la formation de telles liaisons intermoléculaires lorsque la transition conformationnelle a pu s'effectuer. Une simulation des phénomènes intervenant au cours du traitement thermique de post-fermentation a été effectuée et suivie en rhéologie sur un ferment brut. Cette étude a permis de déterminer les raisons de la non dissociation de la molécule de xanthane lors du traitement thermique de post-fermentation malgré la température imposée (T > Tm) par des effets de concentration. De même, l'augmentation de la viscosité observée lors de ce traitement est attribuée à la formation d'associations intermoléculaires lors de l'ouverture des chaînes latérales et à la présence de protéines dans le milieu impliquant des domaines hydrophobes.

L'utilisation des lits fluidises circulants conduit a la formation de cendres volantes d'un nouveau type. Ces cendres volantes ont fait l'objet d'une caracterisation chimique mineralogique, granulometrique et microstructurale. La combinaison de plusieurs techniques d'analyses et de plusieurs types de fractionnements combines a l'examen du charbon a permis de reconstruire le cortege mineralogique de la cendre volante sulfocalcique, de montrer les filiations des corteges respectives et de predire les reactivites. Une simulation a base de mineraux modeles a permis de definir la place de la cendre lfc dans la famille des cendres volantes.

Le présent mémoire démontre la faisabilité technique d'un procédé de destruction de déchets toxiques liquides dans un réacteur à plasma inductif à hautes fréquences (hf). Le toluène liquide pur est utilisé pour étudier l'efficacité du procédé. Selon l'étude thermodynamique et expérimentale, il est clair qu'un procédé de pyrolyse stricte des déchets est inadéquat. Celui-ci est caractérisé par un faible taux de destruction (DRE), ainsi que par une production importante de suie, d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et de produits de combustion incomplète (PIC). Cependant, l'introduction d'eau dans le système réactionnel Ar-C-H a permis de réduire significativement les émissions des sous-produits indésirables. Le toluène est reformé principalement en gaz de synthèse (H[indice inférieur 2] et CO), mais il y aussi production d'acétylène, de diacétylène, de méthane, de dioxyde de carbone et de noir de carbone. L'étude de faisabilité a été réalisée en trois étapes. Dans un premier temps, une étude thermodynamique des systèmes réactionnels Ar-H-C et Ar-H-C-0 a été effectuée. Par la suite, les techniques de caractérisation des effluents gazeux et solides (GC et GC/MS) ont été développées. Finalement, l'étude expérimentale a été réalisée. Celle-ci comprend des essais préliminaires et une étude paramétrique. Cette dernière porte sur la hauteur d'injection des réactifs, l'effet de la pression, l'effet du rapport massique [eau / toluène] et la capacité de charge du plasma hf. Cette étude a révélé que pour obtenir un DRE élevé et pour minimiser les émissions de HAP et de PIC, il faut opérer le réacteur à faible pression, injecter les réactifs au centre de la bobine d'induction et s'assurer que le rapport massique [eau / toluène] soit supérieur à 1,4. Bien que les résultats expérimentaux soient des plus prometteurs, le développement et l'optimisation du procédé proposé dans ce mémoire requiert une meilleure connaissance de la chimie du procédé. Les travaux de recherches futurs devront donc s'attarder au développement d'un modèle cinétique propre au reformage des déchets dans un réacteur à plasma inductif. De plus, la consommation spécifique d'énergie du procédé doit être réduite à moins de 5 kWh kg[indice supérieur -1].

Ce travail porte sur la synthèse et la caractérisation de carboxylates métalliques, produits de traitement de conversion de surface. Ces composés font l'objet de recherches concernant la protection de métaux contre la corrosion aqueuse ou atmosphérique. Leurs propriétés cristallographiques et thermiques sont ici étudiées. Les structures de carboxylates de zinc à 7, 8, 9 et 10 atomes de carbone ont été résolues ainsi que celles des heptanoates de magnésium, de gadolinium et de plomb. Les analyses thermiques ont permis d'identifier de nombreuses transformations se produisant avant la fusion : il s'agit de transitions structurales courantes dans les carboxylates de zinc et de transitions solide - cristal liquide rencontrées dans les carboxylates de plomb. Par ailleurs, d'autres produits issus de l'étude des revêtements de carboxylates sont également étudiés, des composés mixtes associant deux anions différents : l'hepta-décanoate de zinc et l'hydroxy-heptanoate de zinc
This work is about synthesis and characterisation of metallic carboxylates, products of surface conversion treatment. These compounds are studied for the protection of metals against atmospheric or aqueous corrosion. Their crystallographic and thermal properties are studied here. The structures of zinc carboxylates with 7, 8, 9, and 10 carbon atoms have been resolved as those of magnesium, gadolinium and lead heptanoates. Thermal analysis has allowed to identify numerous transformations occurring before melting : they are structural transitions common in zinc carboxylates and crystal - liquid crystal found in lead carboxylates. Otherwise, other compounds stemming from the study of carboxylates coatings are also studied, some mixed compounds associating two different anions : the zinc hepta-decanoate and the zinc hydroxy-heptanoate

Le poling thermique est une technique consistant à appliquer un fort champ électrique (DC) à un substrat de verre chauffé. Après traitement, un champ électrique est figé au sein de la matrice vitreuse, brisant sa centrosymmétrie. La présence de ce champ permet d’accéder à des propriétés d’optique nonlinéaire du second ordre, habituellement interdite dans un milieu centrosymmétrique tel que le verre. En plus des propriétés d’optique nonlinéaire, la présence du champ électrique a été associée à des modifications structurelles et compositionnelles mais également à des changements de propriétés de surface. Notre objectif a été d’utiliser cette technique pour modifier les propriétés de réactivité de surface et optique de verres d’oxyde (borosilicate et borophosphate de niobium (BPN)) et de verres de chalcogénures. Après poling, les modifications structurelles ont été caractérisée par spectroscopie vibrationnelle Raman et infrarouge. L’intensité et la localisation du champ électrique ont été caractérisées par des techniques de génération de seconde harmonique (SHG) : une analyse quantitative avec les franges de Maker et une d’imagerie μSHG. Le traitement a permis d’augmenter localement la réactivité de surface du verre borosilicate. Dans les verres BPN et chalcogénures, le traitement a permis de contrôler les propriétés optiques à la fois linéaire et nonlinéaire à l’échelle micrométrique. Ces résultats permettent d’envisager l’utilisation du poling thermique pour des applications en photonique intégrée
Thermal poling is a technique which consists in the application of a strong DC electric field to a heated glass substrate. Following the treatment, a static electric field is frozen inside the glass matrix, effectively breaking its centrosymmetry. Presence of the electric field allows for second order non-linear optical properties usually forbidden in centrosymmetric medium such as glasses. In addition to nonlinear optical properties, the presence of the electric field has been associated with structural/compositional modifications as well as surface property changes. Our objective was to use this technique to tailor surface reactivity and optical properties in oxide (borosilicate and niobium borophosphate) and chalcogenide glasses. After poling, structural modifications were investigated using Raman and infrared spectroscopy. Strength and localization of the electric field were characterized by Second Harmonic Generation (SHG) techniques: quantitative Maker fringes analysis and μSHG imaging. The treatment has successfully allowed to locally enhanced the surface reactivity of a borosilicate glass. In niobium borophosphate and chalcogenide glasses, the treatment has permitted to control optical properties both linearly and non-linearly at the micrometric scale. These results show that thermal poling could be used to create functional devices for applications in integrated photonics

Le traitement thermique de rétification est destiné à stabiliser le bois et à augmenter sa durabilité. Lorsque la durée de traitement est la plus courte possible, des températures élevées sont nécessaire pour obtenir des améliorations significative de ces deux propriétés. Ceci induit deux inconvénients : d'une part le risque d'apparition de réactions exothermiques rendant la conduite du traitement difficile, et d'autre part, la diminution de résistance mécanique. Par ailleurs l'hétérogénéité due au procédé de traitement thermique s'ajoute à l'hétérogénéité du bois naturel. Il est donc nécessaire de mettre au point des moyens de contrôle rapides des propriétés du bois rétifié.
La première partie de cette étude concerne l'optimisation des paramètres durée et température de traitement. Dans un premier temps une approche procédé montre qu'il est possible d'améliorer la conduite du traitement en diminuant la température et en augmentant la durée. Les possibilité d'amélioration des propriétés du bois rétifié sont ensuite vérifiées et discutées à l'échelle du matériau massif.
Dans la deuxième partie, nous nous sommes attaché à trouver des moyens de contrôle rapides des propriétés d'usage du bois rétifié. Nous avons contribué à mettre en relation les modifications physico-chimiques et ultrastructurales avec les modifications des propriétés d'usage du bois (stabilité et résistance mécanique).

La mise en forme par projection thermique consiste à réaliser un ou plusieurs revêtements d'épaisseurs variables à la surface d'un mandrin sacrificiel présentant la forme complémentaire de la pièce à obtenir. L'objet de cette thèse était de développer une expérience sur l'ensemble des points à maîtriser pour l'élaboration de structures multicouches à hautes caractéristiques par projection thermique. Une première partie a consisté à étudier les caractéristiques de quelques matériaux métalliques mis en forme par projection thermique sous basse pression : les superalliages Astroloy et Inconel 625, le TA6V4 et le CuAgZr, matériaux qui seront à la base des systèmes multicouches étudiés. Des dépôts épais à hautes caratéristiques mécaniques proches de celles des matériaux forgés ou MDP ont été obtenus. L'étude des propriétés mécaniques révèle des contraintes à rupture élevées mais une certaine perte de ductilité, en particulier à haute température par rapport aux matériaux standards équivalents. Le concept de structures multicouches a ensuite été abordé dans le cadre de deux situations pratiques : une structure de paroi de chambre de combustion soumise à un haut flux thermique et une structure de blindage de turbomachine devant présenter de hautes propriétés de rétention en cas de rupture de pale. L'élaboration de ces structures impose des contraintes fortes concernant le choix des matériaux. En effet, l'élaboration de ces structures pendant des durées pouvant dépasser l'heure à de hautes températures et les éventuels traitements thermiques applicables accroissent l'importance des phénomènes d'interdiffusion. Cette interdiffusion entre les dépôts peut s'avérer soit profitable par la création d'un gradient de composition, soit néfaste par la création de phases intermétalliques fragiles. Les perspectives de la mise en forme par projection thermique de telles structures sont prometteuses étant donné la qualité, la diversité et la vitesse de réalisation des dépôts
The aim of this work was to develop an experience about the building of high mechanical characteristics multi-layered structures by thermal spraying. The first part of the study consisted in studying the characteristics of several vacuum thermal spray metallic materials : Nickel based, superalloys Astroloy and Inconel 625, Titanium based TA6V4 and Copper based CuAgZr alloys, materials which were then considered for the multi-layered structures. Thick deposits, with high mechanical characteristics, i. E. Close to forged or HIPed materials, were obtained. The concept of multi-layered structures was then tackled within the framework of two practical situations : the structure of a combustion chamber wall submitted to a very high heat flux and the structure of a blade containment system for turboengines with the capability to withstand the perforation of high kinetic projectiles. The building of such structures imposes strong constraints about the choice of materials because thermal spray durations are likely to exceed one hour at high temperatures and also because further thermal treatments increase the importance of interdiffusion phenomena. It was shown that interdiffusion between deposits can be either profitable with the creation of a functionally graded material, or detrimental with the creation of fragile intermetallicd phases