Dissertations / Theses on the topic 'Poudres – Composition chimique'

Deux méthodes permettant une caractérisation de la réhydratation des poudres de protéines laitières in situ ont été développées et validées. La première met en jeu un réacteur instrumenté comprenant des sondes de turbidité, de pH et de conductivité. La seconde utilise un rhéomètre équipé d'un système vane adapté à l'étude des systèmes particulaires. Dans une seconde partie, ces méthodologies sont couplées à d'autres techniques (spectroscopie des photoélectrons X, microscopie optique, granulométrie. . . ) dans le but de comprendre l'influence de la composition biochimique des poudres sur la réhydratation. Ainsi, en fonction du type de protéine réhydratée, les propriétés de réhydratation seront totalement opposées. Ces comportements sont attribués à la structure des protéines et à la localisation des composants (protéine, lipides et lactose) dans la particule. L'influence du procédé technologique sur la réhydratation a également été étudiée. La granulation, le traitement thermique des protéines et le type de mélange (mélange à sec ou co-séchage) vont tous influencer les transferts d'eau en cours de réhydratation. Enfin, des modifications importantes des propriétés de réhydratation des poudres au cours de leur conservation ont été reliées à des variations dans la répartition des composants au sein de la particule de poudre
Two methods allowing the investigation of dairy powders rehydration were developed and validated. The first method involved dispersing powder in a stirred vessel equipped with three sensors (turbidity, pH and conductivity) under standardized conditions. The second one used a Stress Tech Rheometer equipped with a custom built paddle stirrer adapted to particulates systems. In a second part, these methods were coupled with other techniques (X-ray Photoelectron Spectroscopy, microscopy, particle size distribution. . . ) in order to characterize how powder biochemical composition influences on rehydration. Indeed, the rehydration properties were found totally different depending on the rehydrated protein nature. These different behaviours were attributed to the protein structure and to the compound (protein, fat and lactose) localisation in the particle. Some technological effects on powder rehydration were also analysed. The granulation, the protein thermal treatment and the type of mix (dry mixing or co-drying) were found to greatly influence water transfers during rehydration. Finally, a deterioration of the rehydration properties were investigated during powder conservation. The rehydration deterioration was correlated to a modification of compounds repartition in the particle

Ce travail de thèse s'est focalisé sur une meilleure compréhension des phénomènes de reconstitution des poudres et le développement de modèles descriptif et prédiction applicable à la reconstitution des poudres. Le premier objectif la thèse a été de discriminer les poudres par analyse en composantes principales selon leurs caractéristiques physicochimiques et structurales, ainsi que leur procédé de fabrication. Ensuite, le second objectif a été de déterminer les facteurs principaux impliqués dans la reconstitution des poudres et leurs impacts sur l'aptitude à la reconstitution et au mouillage. Les poudres ont ainsi été classées selon leurs aptitudes au mouillage et à la reconstitution en quatre catégories : bonne (mouillage rapide et reconstitution courte), correcte (mouillage lent et reconstitution courte), médiocre (mouillage rapide et reconstitution longue) et mauvaise (mouillage lent et reconstitution longue). Le troisième objectif a été d'étudier l'impact des propriétés de surface sur le mouillage, une poudre d'isolat de protéines solubles pour laquelle le mouillage est l'étape limitante de la reconstitution (catégorie de reconstitution correcte : mouillage lent et reconstitution courte) a été sélectionnée. Sa surface a été modifiée par enrobage avec différents sucres (saccharose, lactose, glucose, fructose et galactose) pour améliorer la mouillabilité de la poudre et comprendre les mécanismes d'interaction entre l'eau et sa surface. Le quatrième objectif a été de développer un modèle semi-empirique permettant la description des cinétiques de reconstitution suivies par granulométrie laser. Il a consisté à représenter l'évolution de la taille médiane de particules lors des principales étapes de la reconstitution (du gonflement à la solubilisation) sous forme de réponses indicielles d'ordre 1, ce qui a permis d'accéder à des informations cinétiques sur chacune des étapes de reconstitution considérées. Le développement de cette méthode de modélisation descriptive a permis de répondre à trois objectifs : disposer d'un modèle qui soit à la fois applicable à des poudres ayant des comportements de reconstitution variés, permettant de décrire l'ensemble de la reconstitution avec une équation unique, et dont les paramètres du modèle ont un sens physique en lien avec les cinétiques des étapes de la reconstitution. Le modèle descriptif semi-empirique obtenu a permis par des méthodes statistiques (coefficients de Pearson) d'identifier l'impact des paramètres physicochimiques de huit poudres (les cinétiques obtenues pour les autres poudres n'ayant pas pu être modélisées au vu de leur instantanéité ou de leur complexité). sur les durées et vitesses des différentes étapes de la reconstitution Pour terminer, un modèle visant à prédire, à partir des propriétés physicochimiques les plus influentes, le temps de reconstitution des poudres dans les conditions de référence utilisées dans les expérimentations menées lors de la première année a été développé en employant des modèles empiriques de forme classique (régression multilinéaire, modèle monôme) ou des améliorations de ceux-ci (modèles basés sur des valeurs normalisées des propriétés physicochimiques, modèle hybride combinant lois puissances et exponentielles). La difficulté de cette étape a résidé dans le choix pertinent des caractéristiques physicochimiques prises en compte pour le large panel constitué des trente-six poudres considérées
This thesis work focused on a better understanding of powder reconstitution phenomena and the development of descriptive and predictive models applicable to powder reconstitution. The first objective was to discriminate powders by principal component analysis according to their physicochemical and structural characteristics, as well as their manufacturing process. Then, the second objective was to determine the main factors involved in the reconstitution of powders and their impacts on the wetting and the reconstitutability. Powders were classified according to their reconstitution behavior into four categories: good (fast wetting and short reconstitution), correct (slow wetting and short reconstitution), mediocre (fast wetting and long reconstitution), and poor (slow wetting and long reconstitution). The third objective was to study the impact of surface properties on wettability, a whey protein isolate powder for which wetting is the limiting reconstitution step (correct reconstitution category: slow wetting and short reconstitution) has been selected. Its surface has been modified by coating with different sugars (sucrose, lactose, glucose, fructose, and galactose) to improve its wettability and understand the mechanisms of interaction between water and particle surface. The fourth objective was to develop a semi-empirical model allowing the description of the kinetics of reconstitution followed by laser granulometry. It consisted in representing the evolution of the median particle size during the main stages of reconstitution (from swelling to solubilization) in the form of first-order indicial responses, which made it possible to access kinetic information on each step of the reconstitution. The development of this descriptive modelling method has made it possible to respond to three aims: develop a model that is applicable to powders with varied reconstitution behaviors, describing the entire reconstitution with a single equation, and whose model parameters have a physical meaning linked to the kinetics of the reconstitution steps. The obtained semi-empirical descriptive model made it possible, using statistical methods (Pearson coefficients), to identify the impact of the physicochemical parameters of eight powders (the kinetics obtained for the other powders could not be modeled given their instantaneity or complexity) on the durations and rates of the various stages of reconstitution. Finally, a model aiming at predicting, from the most influential physicochemical properties, the reconstitution time of the powders under the reference conditions used in the experiments carried out during the first part of the PhD work was developed using empirical models of classical form (multilinear regression, monomial model) or improvements to these (models based on normalized values of physicochemical properties, hybrid model combining power and exponential laws). The difficulty of this study resided in the relevant choice of the physicochemical characteristics taken into account for the large panel made up of the thirty-six powders considered

L'etude de la matiere colorante developpee lors de l'alcalinisation du cacao a permis de preciser l'influence des conditions de traitement sur la couleur finale des poudres. L'augmentation de la duree de traitement, de la temperature, de la quantite d'agent alcalin et du ph initial des feves conduit a des poudres plus foncees et plus rouges. L'augmentation de la quantite d'oxygene present dans le milieu a surtout pour effet d'augmenter la nuance rouge. La variation de la temperature de sechage, les essais d'amelioration de la penetration de la solution alcaline au sein des nibs et les tentatives de remplacement ou de complement du procede classique d'alcalinisation par des traitements enzymatiques ne permettent pas d'intensifier la coloration. En fait, les couleurs les plus sombres et les plus rouges sont obtenues lorsque l'alcalinisation est realisee sur tourteaux plutot que sur nibs. Cette etude a mis en evidence l'existence de composes brun rouge hydrosolubles dont la formation, la solubilite et l'intensite de la coloration augmentent avec le ph et des composes bruns non extractibles qui se forment meme en absence d'agent alcalin mais a condition de travailler sur poudre dont l'humidite est comprise entre vingt et cinquante pour cent. La filtration sur gel de la matiere colorante soluble montre qu'elle est constituee de composes de taille differente mais de meme couleur issus vraisemblablement de l'association de flavonols oxydes et de certains composes amines. Des composes phenoliques solubles et insolubles participeraient au developpement des pigments insolubles

Les bétons de poudres réactives (BPR) sont des bétons à ultra-hautes performances, caractérisés par le choix rigoureux de leur composants initiaux et par des traitements post-prises. Les propriétés exceptionnelles étant dues à la qualité de leur phase liante, l'objectif de cette étude est de décrire l'évolution de cette phase, et en particulier des C-S-H, en fonction de plusieurs traitements post-prises à 20°C, 90°C, 200°C et 250°C. Dans ce but, on utilise plusieurs techniques analytiques qui permettent d'aborder la composition et l'ordre local des phases présentes, leur cristallochimie, leur minéralogie, leur agencement, l'état de la porosité à plusieurs échelle d'analyse, l'état de l'eau et les propriétés d'hydratation des C-S-H. Les résultats sont recoupés et interprétés dans le cadre d'un modèle descriptif de la phase C-S-H qui s'appuie sur ses propriétés gonflantes. Dans un premier temps on établit la spécificité des BPR par rapport aux BO et BHP en montrant en particulier qu'ils sont organisés à moyenne distance. On montre ensuite que les traitements thermiques à 90°C sont caractérisés par une organisation particulière du volume poreux et une très faible connectivité qui engendre des conditions hydrothermales légères. Dans ces conditions, on observe un épaississement statistique des feuillets des C-S-H en même temps qu'une augmentation légère de leur cristallinité. Lorsque la température de traitement augmente et atteint 200°C ou 250°C, les C-S-H subissent de façon transitoire des conditions hydrothermales poussées qui entrainent une forte augmentation de leur cristallinité, un épaississement statistique de leur feuillet et la synthèse de xonotlite dans les bulles d'air. Dans un second temps, l'eau est expulsée des BPR qui se déshydratent et se fracturent fortement, entrainant une augmentation importante de leur porosité accessible et de la taille moyenne des pores.

Ces travaux de thèse concernent la problématique des liaisons bimétalliques acier austénitique/acier martensitique. Cette action de recherche se focalise sur une liaison acier austénitique 316L (X2 CrNiMo 18-12-02) / acier martensitique Fe-9Cr-1Mo (X10 CrMo 9-1). L’objectif est de comprendre la problématique métallurgique liée à l’assemblage de ces deux types de nuance et d’évaluer les possibilités de réaliser par métallurgie des poudres et par fabrication additive des transitions aciers austénitiques/aciers martensitiques. Une soudure obtenue par faisceau d’électrons sert de liaison de référence pour cette étude qui se focalise sur l’intérêt de la métallurgie des poudres pour réaliser une transition entre deux aciers. Des matériaux à gradient de composition chimique ont été consolidés par CIC et par SPS et montrent de très bonnes propriétés mécaniques et une excellente jonction entre les deux types de nuances. Par fabrication additive (DED-LB ou PBF-LB), nous obtenons aussi de très bonnes liaisons entre les deux aciers mais les microstructures sont beaucoup plus complexes. On observe curieusement que plus la vitesse de refroidissement du procédé est importante et plus la présence de ferrite dans l’acier martensitique est importante. Différents calculs basés sur la germination et la croissance de la phase austénitique ont permis de proposer un scénario cohérent pour expliquer les fractions de phases présentes dans les matériaux. La zone de transition entre les deux aciers présente, elle, de fortes variations de duretés. Ces variations sont expliquées par les changements de composition chimique, entrainant des modifications dans les températures de changement de phases, et les cycles thermiques particuliers vus lors de la fabrication. D’un point de vue technologique, les matériaux obtenus par fabrication additive présentent en traction des performances très semblables à ce que l’on obtient par soudage par faisceau d’électrons. Il est montré que la fabrication additive permet aussi de piloter le gradient de composition entre un acier martensitique et un acier austénitique
This PhD work concerns the problem of bimetallic austenitic/martensitic steel connections. This research action focuses on a 316L austenitic steel (X2 CrNiMo 18-12-02) / Fe-9Cr-1Mo (X10 CrMo 9-1) martensitic steel connection. The objective is to understand the metallurgical problems related to the assembly of these two steels and to evaluate the possibilities of using powder metallurgy and additive manufacturing to produce austenitic/martensitic steel transitions. A weld obtained by electron beam is used as a reference for this study which focuses on the interest of powder metallurgy to achieve a transition between two steels. Materials with a chemical composition gradient have been consolidated by HIP and SPS and show very good mechanical properties and an excellent junction between the two steels. By additive manufacturing (DED-LB or PBF-LB), we also obtain very good bonds between the two steels, but the microstructures are much more complex. Curiously, we observe that the higher the cooling rate, the higher the ferrite fraction in the martensitic steel. Different calculations based on the nucleation and growth of the austenitic phase have made it possible to propose a coherent scenario to explain the phase fractions present in the materials. The transition zone between the two steels shows strong variations in hardness. These variations are explained by changes in chemical composition, leading to modifications in phase change temperatures, and the particular thermal cycles seen during building. From a technological point of view, materials obtained by additive manufacturing have tensile performances very similar to those obtained by electron beam welding. It is shown that additive manufacturing also makes it possible to control the composition gradient between a martensitic and an austenitic steel

Les Alliages à Haute Entropie (AHEs ou HEAs en anglais) sont un nouveau type d'alliages multi-élémentaires. Ils contiennent au moins cinq éléments de teneur comprise entre 5 et 35 at %. L'entropie de configuration élevée, qui est une raison du nom de cette famille d'alliages, ainsi que d'autres paramètres, tels que l'enthalpie de mélange, la différence de taille atomique, la différence d'électronégativité ou la concentration d'électrons de valence, stabilisent une solution solide plutôt que des composés intermétalliques. L'attention de la communauté scientifique a été attirée par les propriétés prometteuses et les microstructures intéressantes des HEAs.Dans ce travail, une nouvelle famille de HEAs Al-Cr-Fe-Mn-Mo a été étudiée. Les analyses microstructurales et chimiques ont été menées par DRX, spectrométrie Mössbauer, MEB, MET, EDX, EBSD. Dans un premier temps, des calculs basés sur une approche paramétrique ont été réalisés pour optimiser la composition chimique. Les compositions sélectionnées ont été préparées par mécanosynthèse dans différents types broyeurs. Les conditions optimisées garantissant une homogénéité chimique maximale de la poudre et une faible contamination par les matériaux des billes et des jarres ont été déterminées. Deux phases cubique centrée (cc) se forment pendant la mécanosynthèse avec les paramètres de maille 3,13 Å (cc#1) et 2,93 Å (cc#2). Le traitement thermique de la poudre entraîne plusieurs transformations de phase (la formation de la phase χ). Le recuit à 950 °C/1 h favorise l'augmentation de la fraction volumique de la phase cc#2, tandis que les cc#1 et χ disparaissent. Néanmoins, de petites fractions de carbures et d'oxydes ont été trouvées.Les échantillons massifs ont été fabriqués par frittage à chaud des poudres mécanosynthétisées. Les conditions de consolidation ont été évaluées et optimisées pour favoriser la formation de la phase cc et réduire la formation de carbures et d'oxydes résultant de la contamination. Les échantillons massifs optimisés présentent une phase majoritaire cubique centrée (> 95 % volumique) avec un paramètre de maille de 2,92 Å et une très petite quantité de carbures (M6C, M23C6) et d'oxydes (Al2O3). La phase cc est stable après recuit à 950 °C pendant 10 h. De plus, l'alliage présente une dureté très élevée jusqu'à 950 HV2N. Les essais de compression de l'échantillon massif optimisé, entre la température ambiante et 800 °C, révèlent des propriétés prometteuses, en particulier entre 600 et 700 °C. L'alliage présente un comportement fragile entre la température ambiante et 400 °C. Cependant, l'alliage commence à démontrer un certain degré de plasticité à 500 °C. À 600 °C, la limite d'élasticité est de 1022 MPa, tandis que la déformation à la rupture est d'environ 22 %
High Entropy Alloys (HEAs) are a new type of multicomponent alloys. They contain at least five elements with the content of each between 5 and 35 at. %. The high configuration entropy, which is the source of the name of the whole family of alloys, together with other parameters, such as mixing enthalpy, atomic size difference, electronegativity difference, or valence electron concentration, stabilize a solid solution instead of complex intermetallic compounds. Promising properties and interesting microstructures focus the attention of the scientific community to HEAs.In this work, the novel Al-Cr-Fe-Mn-Mo high entropy alloy family was studied. The microstructural and chemical analyses were performed by XRD, Mössbauer spectrometry, SEM, TEM, EDX, EBSD. In the first stage, parametric approach calculations were carried out to optimize the chemical composition of the alloy. The selected compositions were prepared by mechanical alloying in different devices. The optimized conditions that ensure maximum chemical homogeneity of powder and the small contamination from balls and vial materials were chosen. In most of the powders, two bcc phases form during mechanical alloying with the lattice parameters about 3.13 Å (bcc#1) and 2.93 Å (bcc#2). The heat treatment of powder results in several phase transformations (e.g., the formation of the χ phase). The annealing at 950 °C for 1 h promotes the significant increase of volume fraction of the bcc#2 phase, while the bcc#1 and χ disappear. Nevertheless, small fractions of carbides and oxides were found. The bulk samples were fabricated by hot press sintering of the optimized mechanically alloyed powders. The conditions of consolidation were evaluated and optimized to promote the formation of the bcc phase and reduce the formation of carbides and oxides resulting from the contamination during mechanical alloying and sintering. The optimized bulk samples present a major disordered body-centered cubic phase (> 95 % of volume fraction) with a lattice parameter of 2.92 Å and a very small fraction of carbides (M6C, M23C6) and oxides (Al2O3). The bcc phase is stable after annealing at 950 °C for 10 h. Moreover, the alloy presents very high hardness up to 950 HV2N. The compression tests of the optimized bulk sample from room temperature to 800 °C reveal promising properties, especially between 600 and 700 °C. The alloy shows brittle behavior between room temperature and 400 °C. However, the alloy starts to demonstrate some degree of plasticity at 500 °C. At 600 °C, the yield strength is 1022 MPa, while strain to failure is about 22 %

Ce travail vise a mettre en relation les caracteristiques physico-chimiques des laits reconstitues et leur aptitude fromagere et a determiner l'influence des conditions de fabrication des poudres sur ces aptitudes. Dans une premiere etape, l'etude a porte sur le comportement de sept lots de laits reconstitues au cours de la coagulation par la presure et en microfabrications fromageres de type pate molle et pate pressee. Dans une seconde etape, l'etude concernant sept nouveaux lots, a comporte la determination des caracteres physico-chimiques, rheologiques et fromagers de ces poudres. Les resultats montrent des differences significatives entre les types de poudres aux plans des comportements rheologiques et fromager mais il n'est pas observe de correlation entre caracteres physico-chimiques et technologiques sauf pour ce qui concerne l'indice de traitement thermique qui est etroitement correle avec tous les caracteres technologiques. Des analyses en composantes principales (a. C. P. ) et une analyse de variance

Depuis 1984, les matériaux à gradients de fonction (FGM) permettent de former une barrière thermique et réduire les fortes discontinuités des propriétés entre deux matériaux de nature différente. Ces multi-matériaux, qui consistent en une variation intentionnelle de la composition chimique entrainant par conséquent une modification des propriétés microstructurales, chimiques, mécaniques et thermiques, permettent de lisser la distribution des contraintes thermiques. L’élaboration in situ de ces alliages sur mesure est rendu possible grâce à l’utilisation de procédés de fabrication additive tel que le procédé par dépôt de poudres DED-CLAD®. Ces procédés connaissent un essor considérable depuis les années 1980 et sont idéaux dans la fabrication de FGM. Dans le cadre de cette thèse CIFRE, des développements techniques ont été effectués pour adapter le procédé DED-CLAD® et permettre la réalisation de FGM. Grâce à plusieurs collaborations industrielles, une étude complète a été réalisée sur les alliages titane-molybdène et titane-niobium. Ces alliages permettent dans le premier cas de réaliser des pièces résistantes à de fortes sollicitations thermiques (secteur spatial), et dans le second cas d’associer les propriétés mécaniques et la biocompatibilité (secteur biomédical). L’originalité de cette thèse repose sur l’étude d’un gradient complet, c’est-à-dire que l’ajout en élément d’alliage varie de 0% à 100%. En effet, les études reportées dans la littérature ne font pas mentions des alliages titane-matériaux réfractaire pour des taux élevés en élément réfractaire. Les analyses microstructurale (DRX, structure cristallographique par EBSD, microstructure), chimique (EDS) et mécanique (microdureté, tests de traction et essais d’indentation instrumentée) ont mis en évidence une évolution des propriétés le long du gradients de composition. La caractérisation mécanique des échantillons par indentation instrumentée s’est par ailleurs révélée particulièrement pertinente dans les cas de ces multi-matériaux
Since 1984, the Functionally Graded Material (FGM) allow to create a thermal barrier and to reduce the strong discontinuities of properties between two materials of different composition. These multimaterials,whose consist of an intentional variation in the chemical composition and, consequently, modify the microstructural, chemical, mechanical and thermal properties, lead to a smooth distribution of the thermal stress. The in-situ development of these custom-made alloys is made possible by the use of additive manufacturing processes such as the DED-CLAD® powder deposition process. These processes have grown substantially since the 1980s and are optimal for the manufacture of FGM. During this industrial thesis, technical developments have been carried out to adapt the DED-CLAD® process and to allow the manufacturing of FGM. Thanks to two industrial collaborations, a full study was carried out on titanium-molybdenum and titanium-niobium alloys. These alloys make it possible, in the first case, to produce parts resistant to strong thermal stress (space sector), and in the second case to combine mechanical properties and biocompatibility (biomedical sector). The originality of this thesis rests on the study of a complete gradient, that is the addition in alloy element varied from 0% to 100%. In fact, studies reported in the literature do not mention titanium-refractory material for high levels of refractory element. Microstructural (XRD, crystallographic analysis by EBSD technique), chemical (EDS) and mechanical (microhardness, tensile test and instrumented indentation) analyses revealed an evolution of the properties along the chemical gradient. The mechanical characterization of the sample by instrumented indentation has also proved particularly relevant in the case of these multi-materials

Depuis 1984, les matériaux à gradients de fonction (FGM) permettent de former une barrière thermique et réduire les fortes discontinuités des propriétés entre deux matériaux de nature différente. Ces multi-matériaux, qui consistent en une variation intentionnelle de la composition chimique entrainant par conséquent une modification des propriétés microstructurales, chimiques, mécaniques et thermiques, permettent de lisser la distribution des contraintes thermiques. L’élaboration in situ de ces alliages sur mesure est rendu possible grâce à l’utilisation de procédés de fabrication additive tel que le procédé par dépôt de poudres DED-CLAD®. Ces procédés connaissent un essor considérable depuis les années 1980 et sont idéaux dans la fabrication de FGM. Dans le cadre de cette thèse CIFRE, des développements techniques ont été effectués pour adapter le procédé DED-CLAD® et permettre la réalisation de FGM. Grâce à plusieurs collaborations industrielles, une étude complète a été réalisée sur les alliages titane-molybdène et titane-niobium. Ces alliages permettent dans le premier cas de réaliser des pièces résistantes à de fortes sollicitations thermiques (secteur spatial), et dans le second cas d’associer les propriétés mécaniques et la biocompatibilité (secteur biomédical). L’originalité de cette thèse repose sur l’étude d’un gradient complet, c’est-à-dire que l’ajout en élément d’alliage varie de 0% à 100%. En effet, les études reportées dans la littérature ne font pas mentions des alliages titane-matériaux réfractaire pour des taux élevés en élément réfractaire. Les analyses microstructurale (DRX, structure cristallographique par EBSD, microstructure), chimique (EDS) et mécanique (microdureté, tests de traction et essais d’indentation instrumentée) ont mis en évidence une évolution des propriétés le long du gradients de composition. La caractérisation mécanique des échantillons par indentation instrumentée s’est par ailleurs révélée particulièrement pertinente dans les cas de ces multi-matériaux
Since 1984, the Functionally Graded Material (FGM) allow to create a thermal barrier and to reduce the strong discontinuities of properties between two materials of different composition. These multimaterials,whose consist of an intentional variation in the chemical composition and, consequently, modify the microstructural, chemical, mechanical and thermal properties, lead to a smooth distribution of the thermal stress. The in-situ development of these custom-made alloys is made possible by the use of additive manufacturing processes such as the DED-CLAD® powder deposition process. These processes have grown substantially since the 1980s and are optimal for the manufacture of FGM. During this industrial thesis, technical developments have been carried out to adapt the DED-CLAD® process and to allow the manufacturing of FGM. Thanks to two industrial collaborations, a full study was carried out on titanium-molybdenum and titanium-niobium alloys. These alloys make it possible, in the first case, to produce parts resistant to strong thermal stress (space sector), and in the second case to combine mechanical properties and biocompatibility (biomedical sector). The originality of this thesis rests on the study of a complete gradient, that is the addition in alloy element varied from 0% to 100%. In fact, studies reported in the literature do not mention titanium-refractory material for high levels of refractory element. Microstructural (XRD, crystallographic analysis by EBSD technique), chemical (EDS) and mechanical (microhardness, tensile test and instrumented indentation) analyses revealed an evolution of the properties along the chemical gradient. The mechanical characterization of the sample by instrumented indentation has also proved particularly relevant in the case of these multi-materials

Les solutions solides Bi1-x Sbx monocristallines sont les meilleurs matériaux thermoélectriques pour la réfrigération à basses températures. Néanmoins leur structure lamellaire induit une forte aptitude au clivage qui réduit les propriétés mécaniques des alliages. Leur utilisation sous forme polycristalline permet d'améliorer ce défaut. Au cours de ce travail, nous avons choisi la mécanosynthèse parmi les différentes techniques de métallurgie de poudres pour élaborer des polycristaux homogènes en un temps raisonnable. Nous avons réalisé des alliages riches en bismuth avec x = 7, 10, 12, 15 et 22. Différents rapports masse de poudres/masse de billes (r. B. P. ) ainsi que diverses tailles de billes ont été utilisés. Les échantillons obtenus ont été caractérisés par diffraction de rayons-x, microscopie électronique à balayage, granulométrie laser, calorimétrie différentielle à balayage, microsonde de Castaing et analyse chimique. Les résultats de ces caractérisations nous indiquent que les alliages élaborés avec 4 billes de 30 mm de diamètre et un r. B. P. égal à 10:1 sont les plus homogènes quelle que soit la composition de l'alliage. Les poudres les plus homogènes ont été mises en forme par frittage, pressage à chaud ou extrusion. Les propriétés de transport (résistivité électrique, pouvoir thermoélectrique, conductivité thermique) des échantillons consolidés ont ensuite été mesurées sur ces matériaux. Les meilleures performances thermoélectriques sont obtenues avec l'alliage contenant 15% at. D'antimoine, quelle que soit la méthode de mise en forme utilisée. Cependant le maximum de performance est trouvé pour les échantillons extrudes à 265°C. La comparaison de nos meilleurs résultats avec les performances du monocristal nous montre qu'au delà de 170 K, le matériau que nous avons réalisé est le plus indiqué pour des applications thermoélectriques.

L'étude du système Ce-Ni-Ge a permis d'établir une corrélation étroite entre les propriétés physiques de ces germaniures (gouvernées par l'état fondamental du cérium résultant d'une compétition entre deux types d'interactions : effet Kondo et interaction magnétique de type RKKY) et leur composition chimique. Ainsi, au sein du diagramme de phase ternaire Ce-Ni-Ge, nous avons établi que: (i) les germaniures riches en Ni sont soit des composés de valence intermédiaire (CeNiGe, Ce3Ni4Ge4 et CeNi4.25Ge0.75), soit des systèmes "fermions lourds" (CeNi2Ge2 et CeNi9Ge4). Notons que pour la séquence CeNi2Ge2 → Ce3Ni4Ge4 → CeNiGe, le caractère de valence intermédiaire est de plus en plus marqué; (ii) les germaniures les plus riches en Ge (>50 % atomique) sont antiferromagnétiques à basse température; dans ces composés (Ce2NiGe6, Ce3Ni2Ge7, CeNiGe3, Ce2Ni3Ge5 et CeNiGe2) l'ion cérium est trivalent; les structures magnétiques de ces composés ont été déterminées par diffraction neutronique, la valeur du moment magnétique de Ce3+ (ainsi que la température de Néel) diminue des composés les plus riches en Ge aux composés les moins riches en Ge (propriété associée à la force de l'effet Kondo).

L'oxyde mixte d'uranium et de plutonium, elabore selon le procede mimas, presente une microstructure particuliere type composite uo 2 (u 1 - ypu y)o 2. Cette microstructure, caracterisee par une repartition en volume du plutonium, presente a la fois des zones riches en uranium (agglomerats de la matrice) et des zones riches en plutonium (amas de melange mere). Cette distribution de compositions cationiques peut influer fortement sur la mise en solution nitrique du materiau. Pour determiner cette distribution, une methode originale de decomposition des profils de raies de diffraction des rayons x est developpee. La validation de la methode est effectuee en confrontant les distributions obtenues a celles obtenues par d'autres techniques de caracterisation comme la microsonde electronique. La decomposition d'un profil de raies en 19 pics elementaires, correspondant chacun a une composition cationique, est realisee et autorise une resolution d'environ 2% en plutonium. Cette methode de determination de la distribution de compositions cationiques est appliquee sur differents types de materiaux modeles concus et elabores pour etudier l'influence des parametres de composition chimique et de microstructure sur la mise en solution nitrique. Les differents parametres etudies sont la taille des amas plutoniferes, la presence de filaments, la teneur moyenne en plutonium du melange mere et la teneur moyenne en plutonium de la pastille. La correlation de ces parametres sur la cinetique de mise en solution est faite et montre, dans les conditions du test de dissolution, l'importance de la microstructure et particulierement de la taille des amas riches en plutonium.

Des matériaux composites alumine-alliages (Fe, Cr, Ni) ont été élaborés par mécanosynthèse. Ces poudres composites sont obtenues par broyage réactif à haute énergie d'un mélange de poudres d'aluminium et d'oxydes métalliques. Les matériaux ainsi synthétisés ont la caractéristique d'être des matériaux à grains nanocristallins. Les mécanismes réactionnels, intervenant lors du broyage, pour des systèmes simples alumine-métal et pour des systèmes complexes alumine-alliages ont été étudiés. Un large domaine de composition de la phase métallique est abordé. Le broyage réactif en présence de fluide est aussi étudié ainsi que l'effet d'une activation mécanique sur la réaction d'oxydoréduction. Un schéma d'interprétation simple est proposé pour expliquer les observations. Les évolutions à haute température des poudres ainsi obtenues sont présentées. Nous nous intéressons plus particulièrement à l'évolution de la composition chimique des phases, à la croissance des grains et à la microstructure des poudres consolidées soit par frittage classique soit par frittage sous charge

Les bétons de poudres réactives (BPR) forment une nouvelle génération de BUHP. Les bpr sont composes de poudres fines et sont caractérises par un faible rapport eau/ciment et une forte concentration en superplastifiant. Pour étudier l'interaction (ciment, fumée de silice, adjuvant), nous avons développé une méthode basée sur le découplage des effets de l'eau et de l'adjuvant sur la rhéologie. Dans le cas des bpr, il existe un optimum rhéologique en superplastifiant qui dépend fortement de la formulation. Un modèle de prédiction permet de calculer cet optimum avec seulement 4 paramètres définissant la composition du bpr. Des essais d'isothermes d'adsorption confirment le rôle de ces paramètres. Ainsi, la quantité d'adjuvant pour saturer les surfaces est proportionnelle au dosage conduisant au comportement rhéologique optimal. Les effets du superplastifiant sur la cinétique d'hydratation sont étudiés par l'intermédiaire de la conductivité électrique et de la puissance dissipée lors d'essais en mode isotherme. Nous avons mis en évidence une relation linéaire entre la conductivité électrique (#e#l#e#c) et le degré d'hydratation () : #e#l#e#c = av + bvx. Le terme BV est une caractéristique de l'empilement granulaire des bpr étudiés. Le seuil de percolation électrique peut être observé sur cette courbe, #e#l#e#c