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Une opération de fouilles archéologiques menée sur un champ de bataille de la Première Guerre mondiale (Servon-Melzicourt, Marne, France) a conduit à l’exhumation d’une petite sculpture métallique en forme de pipe, représentant une tête de soldat. Cet artefact a été analysé à la lumière du contexte archéologique de la découverte, dans l’hypothèse d’une production assez inhabituelle dans l’artisanat de tranchée. La sculpture a fait l’objet d’une analyse chimique par pXRF dont les résultats ont été comparés avec plusieurs éléments métalliques analogues retrouvés sur le champ de bataille, issus d’engins explosifs. Cette comparaison a mis en évidence que l’alliage utilisé pour la sculpture, constitué de zinc et d’aluminium et enrichi en tungstène, correspond à un alliage mis au point par l’industrie allemande dès le début du conflit, pour compenser la pénurie de métal. La finesse technique et plastique de cet objet indique que son auteur a pu trouver les éléments, le temps et les conditions nécessaires pour appliquer son savoir-faire dans le temps de la guerre. Archaeological excavations on a WW1 battlefield in Argonne (Servon-Melzicourt, France) led to the discover of a metallic sculpture representing a pipe-shaped soldier head. The stratigraphic position in a French trench of the first year of the war led to propose a hypothetical handicraft product origin considered as an uncommon Art-trench case. The head was analyzed with a XRF chemical study and compared with WW1-artillery items discovered on the same excavated area. It revealed that the pipe-head is made of a zamac alloy enriched with tungsten, that reflects specific alloy used during the war by German armament industries for compensating metallic shortages. Stylistic and manufacturing technical studies indicates an expert work that points out the high forge and sculpture knowledge of the statuary craftsman who could have recycled bombshell items on battlefield. Several technical characters restrict the interpretation as an Art-trench product, demonstrating the lack of knowledge and complexity of handicraft processes within the front area.

Pendant la Première Guerre mondiale, les établissements Schneider et Cie sont confrontés à plusieurs sollicitations qui les conduisent à s’intéresser à la question des alliages légers à base d’aluminium. Forts de leurs compétences dans la mise au point d’aciers spéciaux, grâce notamment à la présence, au Creusot, d’un laboratoire métallurgique d’excellence, l’entreprise parvient à déposer sa propre marque en 1923 : l’Alférium. En parallèle, elle décide d’appliquer à cette nouvelle activité le principe qui fait sa force : la maîtrise du processus de fabrication, depuis l’élaboration du métal, jusqu’au produit fini, en l’occurrence, des avions de guerre, bombardiers comme chasseurs, et quelques modèles à usage civil. Mais l’expérience ne va guère au-delà de la conception d’appareils certes très innovants, mais lourds et rigides. Dès lors, les établissements Schneider cantonnent leur présence dans les alliages légers à la fourniture d’Alférium, notamment sous la forme d’ébauches d’hélices, ainsi que de tôles, de bandes et de profilés. Dans ce périmètre restreint, malgré une concurrence acharnée, l’entreprise devient un partenaire incontournable des principaux acteurs de la filière aéronautique française. During the World War I, Schneider & Co is confronted with several requests which lead them to take an interest in the question of light alloys, based on aluminium. With their skills in the development of special steel, due to the existence of a metallurgical laboratory of excellence at Le Creusot, the company managed to register its own brand in 1923: the Alferium. At the same time, it decided to apply the principle that makes its strength: control of the manufacturing process, from the elaboration of the metal to the final product (warplanes and civil planes). But the experience hardly goes beyond the design, the device being certainly innovative but heavy and rigid. That is why Schneider factories decided to restrain their activity to the Alferium’s production, especially propellers, sheet metal strips and sections. Despite a very strong competition, the company became a major partner for the French aeronautic industry.

L’utilisation de la radiographie en lien avec l’étude du mobilier métallique débute à la fin des années 1950 en Allemagne, au sein de différentes institutions telles que le Römisch-Germanisches Zentralmuseum de Mayence ou le Rheinisches Landesmuseum de Bonn. Dès lors, son usage dans le cadre archéologique s’est largement répandu. Depuis quelques années, elle a également évolué : des techniques de radiographie numérique permettent aujourd’hui de se passer des traditionnels films argentiques et la tomographie produit des reconstitutions en trois dimensions de la structure de l’objet analysé. Ces méthodes trouvent de nombreuses applications en archéologie. Dans le cas spécifique du mobilier en alliage cuivreux, elles permettent dans un premier temps de l’étudier sous un nouvel angle, faisant la lumière sur des aspects invisibles lors d’une inspection de surface. Il est dès lors possible de documenter des étapes de la fabrication et de la vie de l’objet. Au-delà, la réalisation d’examens d’imagerie sur un corpus suffisamment important permet de replacer les artefacts dans le contexte culturel de leur production, notamment par l’étude de leurs techniques de fabrication. Celles-ci sont en effet de précieux témoins laissés par les artisans à travers les éléments de culture matérielle. Ce point sera illustré par la présentation de recherches en cours sur les techniques de production des épées à l’âge du Bronze, pour lesquelles les radiographies et tomographies permettent, à travers l’identification de traditions techniques, de discuter des échanges dont ces dernières ont fait l’objet. À ces échanges matériels s’ajoutent également des transferts immatériels, par exemple de savoir-faire. X-ray as a method for the study of archaeological metal artefacts is used since the 1950s in different institutions such as the Römisch-Germanisches Zentralmuseum in Mainz or the Rheinisches Landesmuseum in Bonn. Since then, this technique did not stop being used and is now widespread in archaeology. Since a few years it also evolved with the development of computed applications: digital radiography is replacing traditional films and micro-CT enables 3D visualization of the inner structure of the studied samples. These methods find various applications in archaeology. In the specific case of copper alloy objects, they enable to study them from another angle, revealing invisible aspects from the surface. It offers the opportunity of gathering information about the objects, especially about their production. Beyond the level of the object, these imaging techniques, when performed on a sufficient number of artefacts, are also of particular interest for the study of the cultural context these objects were produced in, especially thanks to the reconstruction of their production techniques. These are indeed precious witnesses left by craftsmen through the material culture components they produced. This point will be illustrated by the presentation of ongoing research on the production techniques of Bronze Age swords. In this case radiography and micro-CT scanning enable the identification of different technical traditions which will be the basis of a discussion of the exchanges these swords were in the centre of, also including the immaterial transfers.

Dans le contexte de la recherche de catalyseurs actifs et sélectifs pour des réactions d’oxydation, l’or nanoporeux s’avère être un bon candidat. Sa synthèse se fait à partir d’alliages or-argent et la question de l’influence des résidus d’argent se pose lorsque que l’on cherche à expliquer la réactivité du catalyseur étant donné que l’or pur, même sous une forme nanoporeuse, reste un piètre catalyseur. La composition superficielle d’un alliage or-argent et son rôle en catalyse étant un sujet de controverse, l’objet de ce travail est d’identifier les paramètres physico-chimiques affectant la mobilité des atomes d’or et d’argent à la surface et au sein d’une matrice à priori solide. Pour ce faire, nous avons étudié les processus de ségrégation ayant lieu à la surface de catalyseurs nanoporeux d’Au-Ag lorsque ceux-ci sont soumis à différentes contraintes physico-chimiques. Les études ont été menées sur des pointes nanométriques d’Au-Ag dont la surface hémisphérique modélise parfaitement la surface courbe des ligaments de l’or nanoporeux.La première partie de ce projet consiste en la caractérisation de l’alliage étudié par microscopie. Nous y avons démontré que le matériau est formé de nombreux microcristaux empilés les uns sur les autres qui, bien que l’alliage soit habituellement considéré comme une solution solide homogène, sont chacun composés d’une quantité d’or et d’argent variable oscillante en gaussienne autour des 8 ± 2 %at. en argent. Les mesures LEAP (de Local Electrode Atom Probe) ont aussi mis en évidence que ces microcristaux individuellement sont cristallins, et s’ordonnent comme attendu selon le réseau cubique à faces centrées. Toutes les observations et analyses nous ont permis de mettre au point le protocole optimal à suivre lors des évaporations de l’Au-Ag afin d’en maximiser son bon déroulement.Durant la seconde partie du projet, les échantillons sous la forme de pointes nanométriques ont été soumis à différents traitements physiques et chimiques afin de faire écho aux différentes étapes de préparation et de prétraitement que subissent les catalyseurs. Notre étude comporte donc des recuits sous ultra haut vide, des traitements sous des atmosphères oxydantes (O2 et N2O) qui font partie des étapes de prétraitement de l’or nanoporeux et des traitements sous des atmosphères réductrices, en particulier en présence de CO.Nos résultats montrent une tendance univoque de l’argent à se concentrer en surface après des longs (17 h) recuits sous ultra haut vide; induite d’une part par de l’O(ads) procuré par les précurseurs gazeux O2 et N2O. Nous avons identifié deux modes de diffusion différents des atomes d’argent vers la surface de l’alliage. Il s’agit d’une diffusion latérale majoritaire, en surface, couplée à une diffusion perpendiculaire occasionnelle impliquant la mobilité d’atomes du coeur de phase. Enfin en comparant nos résultats avec la littérature, nous sommes arrivés à la conclusion que la force motrice la plus importante lors de la ségrégation de l’argent était la minimisation de la tension de surface élevée sur nos échantillons en forme de pointe nanométrique.iiCette tendance générale résulte en l’observation de ségrégations plus marquées que celles préalablement évoquées dans la littérature sur des échantillons de surfaces moins courbées., Doctorat en Sciences, info:eu-repo/semantics/nonPublished

The hollow silver male miniature figurine from National Museums Scotland is one of the tallest specimens made in precious metals attributed to the Incas. In spite of showing the expected characteristics of this type of Inca production for ritual offerings —regular proportions and standing pose, representation of its gender, bulging cheek associated to coca leaves chewing and elongated earlobes— this figurine differs from the regular figurines by the form of the top of its head. In addition, the skilled decoration includes details such as well portrayed feet. The technologies and the alloy employed in its manufacture were examined using a stereo microscope and by non-destructive X-ray fluorescence analysis. Comparison between this figurine with the hollow silver male figurines of equivalent stature and typology kept at Dumbarton Oaks Research Library and Collection and Museum of America shows that they are all made with the same technology and by employing silver alloys with copper contents below 0.5%. These alloys are richer in silver than the majority of the alloys employed to fabricate normal Inca hollow figurines of known provenance or from other museum collections. La estatuilla miniatura en plata laminada perteneciente al National Museums Scotland es uno de los ejemplares en metal precioso de mayor tamaño atribuido a los incas. A pesar de tener las características esperadas para ese tipo de producción inca —proporciones y postura regulares, representación del sexo, la protuberancia de la bola de hojas de coca y los lóbulos de oreja alargados—, esta estatuilla difiere de las estatuillas más típicas por la forma de la parte superior de su cabeza. A esto se suma la calidad de su decoración, que incluye detalles como la representación realista de los pies. Las tecnologías y aleaciones utilizadas en la fabricación de la estattuilla fueron determinadas por microscopia óptica y fluorescencia de rayos X. La comparación de los resultados obtenidos con los que fueron publicados sobre tres otras estatuillas en plata laminada de tamaño y tipología similares, pertenecientes al Dumbarton Oaks Research Library and Collection y al Museo de América, muestra que todos los objetos fueron fabricados con la misma tecnología y con aleaciones de plata que contienen concentraciones de cobre inferiores a 0,5%. Estas aleaciones contienen más plata que la mayoría de las aleaciones empleadas en la fabricación de las estatuillas incas tradicionales cuya proveniencia es conocida o provienen de otras colecciones de museo. La figurine miniature creuse en argent conservée au National Museums Scotland est un des plus grands spécimens en métal précieux attribué aux Incas. Malgré la présence des caractéristiques espérées pour ce type de production inca dédié à usage rituel —proportions et posture régulières, figuration du sexe, protubérance évoquant la mastication de feuilles de coca et lobes d’oreilles étirés— cette figurine se singularise par la forme atypique de son couvre-chef. À ce fait vient s’ajouter la très fine décoration qui inclut des détails comme la représentation très réaliste des pieds. Les technologies utilisées dans sa fabrication ainsi que les alliages ont été déterminés au moyen de la microscopie optique et par la spectrométrie de fluorescence à rayons-X. La comparaison des résultats obtenus avec les données publiées pour trois autres figurines creuses en argent de même taille et de même typologie, appartenant à la Dumbarton Oaks Research Library and Collection et au Museo de América, montre que tous ces objets ont été fabriqués avec la même technologie, à partir d’alliages d’argent qui contiennent des concentrations de cuivre inférieures à 0,5%. Ces alliages sont plus riches en argent que la majorité des alliages employés dans la fabrication de figurines creuses inca dont la provenance est connue ou qui appartiennent à d’autres collections muséales.

International audience; This paper deals with the results of an investigation of low-temperature martensitic transformation in a metastable PuGa 1 at.% alloy. The kinetics of this process were studied experimentally via in situ XRD characterizations performed during isothermal holds. This revealed a double-C Time–Temperature–Transformation diagram similar to that reported in the literature for enriched alloys. The originality of our results lies in the demonstration of the existence of different martensite morphologies corresponding to the upper and lower parts of the TTT diagram. These microstructural variations seem to be the result of different accommodation mechanisms.The experimental nucleation rate study has suggested an autocatalytic character of the isothermal martensitic nucleation process as well as a large sensitivity to elastic and plastic strain. Indeed, the incubation period and subsequent increase in nucleation rate could be related to the appearance of new embryos rather than the growth of existing plates, while the partial character of the transformation may be attributed to interactions between plates that are being formed in the two-phase delta + alpha′ alloy. These hypotheses have been confirmed by the classical heterogeneous nucleation approach by Pati and Cohen, which takes into account the autocatalytic character of the transformation. This approach has also indirectly revealed the existence of restraining forces that reflect a high sensitivity of the energy barrier for nucleation to the alpha′ phase amount.

Tantalum is a metal with a good corrosion resistance. However, tantalum pyrochemical crucibles are damaged by the molten metals they contain, especially by diffusion at the tantalum grain boundaries. A solution is to carburize the crucibles. During carburizing, two carbides are formed: TaCx and Ta2Cx in the form of two homogeneous surface layers. During cooling, a layer of Ta2Cx precipitates is also formed.In this study, the low pressure carburizing process is applied to the TaW2.5% alloy (Ta97.5wt.%-W2.5wt.%). The aim is to benefit from the advantages of tungsten addition: limitation of the grain growth during the treatment and an increase of the carbide precipitation at the grain boundaries. However, these carbides differ from those of pure tantalum by their nature and their morphology (lamellar layer).A CALPHAD study was performed to obtain a thermodynamic database and thus improve the understanding of MC and M2C carbide formation (with M=Ta,W). In addition, EBSD analyzes have shown the crystallographic relationships {110}Ta//{0001}Ta2Cx and {111}TaCx//{0001}Ta2Cx.Finally, the layer growth kinetics were studied according to the different parameters (duration of carburizing and diffusion, temperature, surface state and microstructural state). This study thus made possible to obtain different phases on the surface of crucibles: MC, M2C or TaW + M2C precipitates. Then, these surface microstructures were evaluated against attack by liquid metals (Al, Bi) and salts (CaCl2).; Le tantale est un métal ayant une très bonne résistance à la corrosion. Cependant, les creusets pyrochimiques en tantale peuvent être dégradés par les métaux en fusion qu’ils contiennent, notamment par diffusion au niveau des joints de grains du tantale. Une solution est de cémenter les creusets. Lors de leur cémentation, deux phases carburées sont formées : TaCx et Ta2Cx sous la forme de deux couches de surface homogènes. Au cours du refroidissement suivant la cémentation, une couche de précipités de Ta2Cx se forme également.Dans cette étude, le procédé de cémentation basse pression est appliqué à l’alliage TaW2,5% (Ta97,5wt.%-W2,5wt.%.). Le but étant de bénéficier des avantages liés à l’addition du tungstène : limitation du grossissement des grains pendant le traitement et augmentation de la précipitation des carbures aux joints de grains. Cependant, les carbures obtenus diffèrent de ceux du tantale pur par leur nature et leur morphologie (couche lamellaire).C’est pourquoi une étude CALPHAD a été menée, afin d’obtenir une base de données thermodynamiques permettant d’améliorer la compréhension de la formation des carbures de type MC et M2C (avec M=Ta,W). Par ailleurs, des analyses EBSD ont mis en évidence les relations cristallographiques {110}Ta//{0001}Ta2Cx et {111}TaCx//{0001}Ta2Cx.Enfin, les cinétiques de croissance des couches ont été étudiées en fonction des différents paramètres (durée de cémentation et de diffusion, température, état de surface et état microstructural). Cette étude a ainsi permis l’obtention de différentes phases en surface de creusets: MC, M2C ou TaW + précipités de M2C. Ces microstructures de surface ont alors été testées face à l’attaque par des métaux (Al, Bi) et sels (CaCl2) liquides.

There are nowadays major driving forces for the development of Advanced High Strength steels presenting enhanced formability properties for automotive applications. This PhD-work is part of a research project that aims at producing complex phase (CP) steels by hot rolling, seeking for an enhanced combination of strength and stretch flangeability. Thus, this PhD-work focused on the description and the understanding of the microstructural evolutions during the various steps of the hot rolling process of low carbon microalloyed steels. First, the evolution of the precipitation state and austenite grain sizes during the reheating stage of hot rolling were studied. A precipitation model was developed and coupled to a simple grain growth model based on Zener pinning to describe microstructural evolutions that occurs during reheating. Then, the microstructural evolutions occurring after the hot rolling deformation passes were analyzed. The kinetics of austenite recrystallization and strain-induced precipitation were determined by stress relaxation and direct microstructural observations. Models were also developed for describing these microstructural evolutions. A final chapter focused on establishing the relationships between the hot rolling parameters, the microstructures, and the mechanical properties obtained. The phase transformation during continuous cooling was established, including the effect of austenite deformation. Then, six different hot rolling processes were applied, and the resulting microstructures and mechanical properties were extensively characterized. This PhD-work provided a better understanding of the microstructural evolutions taking place during hot rolling and of the resulting microstructures and mechanical properties. The modeling work presented could extended to the study of other alloys. Several strategies for improving the combination of strength and stretch flangeability were proposed., Il existe actuellement une dynamique de développement d’aciers à très haute résistance, destinés à l’industrie automobile, et présentant des propriétés de formabilité améliorées. Ces travaux font partie d'un projet de recherche qui vise à produire des aciers à phase complexe (CP) par laminage à chaud, en recherchant une combinaison améliorée de résistance et d’aptitude à l’étirement des bordures. Ainsi, ces travaux ont porté sur la description et la compréhension des évolutions de la microstructure au cours des différentes étapes du laminage à chaud d’aciers microalliés à faible teneur en carbone. Dans un premier temps, l’évolution de l’état de précipitation et de la taille des grains austénitiques au cours du réchauffage des brames ont été étudiés. Un modèle de précipitation a été développé et couplé à un modèle de croissance de grain simple basé sur l'épinglage Zener pour décrire les évolutions de la microstructure qui se produisent pendant le réchauffage. Ensuite, les évolutions microstructurales prenant places après la déformation à chaud lors du laminage ont été analysées. Les cinétiques de recristallisation de l'austénite et de la précipitation induite par déformation ont été étudiées par des essais de relaxation de contraintes couplées à observations directes de la microstructure. Des modèles ont également été développés pour décrire ces évolutions microstructurales. Un dernier chapitre a été consacré à l'établissement des relations entre les paramètres de laminage à chaud, les microstructures et les propriétés mécaniques obtenues. Les transformations de phase au cours de refroidissements continus ont été établis, en prenant en compte l’effet de la déformation de l’austénite. Ensuite, six procédés différents de laminage à chaud différents ont été appliqués et les microstructures et propriétés mécaniques résultantes ont été caractérisées de manière détaillée. Ce travail de thèse a permis de mieux comprendre les évolutions de la microstructure se produisant lors du laminage à chaud, ainsi que les microstructures et les propriétés mécaniques qui en résultent. Les travaux de modélisation présentés pourraient s’étendre à l’étude d’autres alliages. Plusieurs stratégies visant à améliorer la combinaison de résistance et d’aptitude à l’étirement des bordures ont été proposées.

International audience

The Fe-Al-Mn-C system is widely studied for automotive applications due to its good mechanical properties and relatively low density. Our work is devoted to the atomic-scale modeling of this system and to start with, we focused on the well-documented Fe-Al binary system. More precisely, we tested the capability to reproduce its phase diagram combining ab initio calculations and cluster expansion methods. Several models were built using different input atomic configurations: pure iron, a substitutional aluminium atom diluted in iron, pairs of substitutional aluminium atoms located at different neighbour shells and complementary structures (B2, B32 and D0(3)). Long-range order parameters (occupation of sublattices) were defined to analyse the equilibrium configurations generated by Monte-Carlo runs in the semi-grand canonical ensemble. Phase diagrams were plotted for each model and compare well with experimental ones.

Decomposition of super saturated solid solutions of Al-Cu-(Li,Mg) alloys pose theoretical and experimental challenges. The chemical fluctuations - clusters - formed at room temperature are critically analysed using a combination of in-situ small angle scattering (SAS), differential scanning calorimetry (DSC), atom probe tomography (APT), and micro-hardness. A methodology for combined interpretation of SAS data from experiments using neutron and X-ray radiation is proposed and allows for comparison with standard analysis performed by APT. The results effectively capture the chemistry and sub-nanometer dimensions of clusters. The profound positive effect of Mg on clustering of Cu via excess vacancies available for diffusion is captured through the clustering kinetics over the course of natural ageing. Short isothermal treatments at relatively low temperatures are used to dissolve naturally aged clusters and obtain a solid solution with less expected vacancies. When Mg is present in the Al-Cu-Li system, released solute after dissolution exhibits clustering behaviour with kinetics comparable to those immediately after quench from solution treatment. The immediate increase of clustering kinetics when any concentration of Mg is present in Al-Cu-(Li,Mg) alloys is revealed through a composition graded sample., La décomposition de solutions solides sursaturées d'alliages multiconstitués Al-Cu- (Li, Mg) pose des défis théoriques et expérimentaux. La formation de fluctuations chimiques à température ambiante est analysée de façon critique en utilisant une combinaison de diffusion centrale (SAS), de calorimétrie différentielle à balayage (DSC), de sonde atomique tomographique (APT) et de micro-dureté. Une méthodologie pour l'interprétation combinée de données SAS d'expériences utilisant des neutrons et des rayons X est proposée et permet une comparaison avec les données de sonde atomique. Les résultats donnent la chimie et les dimensions sub-nanométriques des amas. L'effet du Mg sur les cinétiques de vieillissement naturel est discuté dans le contexte de son interaction avec les lacunes disponibles pour la diffusion. De courts traitements isothermes à températures relativement basses sont utilisés pour dissoudre les amas présents après vieillissement naturel et obtenir une solution solide avec moins de lacunes qu’après mise en solution. Lorsque du Mg est présent dans le système Al-Cu-Li, le soluté libéré après dissolution se regroupe avec une cinétique comparable à celle obtenue immédiatement après la trempe du traitement de mise en solution. L'augmentation immédiate de la cinétique de mise en amas quand une concentration quelconque de Mg est présente dans les alliages Al-Cu- (Li, Mg) est révélée avec couple de diffusion.

International audience; The tupu, tupo or pin has been manufactured for more than 1700 years to embellish women’s clothing in the Andes. Women typically wore clothing pins, but archaeological evidencs shows that these pins were also used as part of the capacocha ceremonies and as an offering to the huacas. Depending on fashion and woman’s social status, tupus were made using different metals and alloys such as gold, silver, tumbaga, copper, bronze and brass.When taken out of context they are difficult to date. In our work we searched for the characteristics of the silver alloys used in their fabrication to check whether any criteria could be linked to their period of production, in particular for the miniature tupus from the capacocha silver figurines.A group of silver tupus belonging to the Museo Inka of the Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco, and to the Museo de Oro y Armas del Mundo of Lima were analyzed by X-ray fluorescence (XRF). A few capacocha silver figurines from the Museo de Oro y Armas del Mundo were included in this analytical study. Data obtained were compared to the composition of both silver coins struck in Potosi and the rare published tupus and figurines analysis.; El tupu, tupo o prendedor es un objeto que ha sido, y sigue siendo, parte de la vestimenta femenina en los Andes desde hace más de 1700 años. No fue usado solamente en vida, ya que hay evidencias arqueológicas de su uso en las capacochas o como ofrenda a las huacas, entre otros. Ha sido elaborado en distintos metales y aleaciones, según la jerarquía de la portadora y la época de uso, desde oro, plata y tumbaga, hasta el cobre, bronce y latón.Fuera de contexto arqueológico es difícil atribuirle una cronología. En este trabajo hemos intentado verificar si a través de las aleaciones de plata utilizadas para su elaboración, es posible determinar criterios para vincular las épocas de producción, en particular para los tupus miniatura de las figuras de plata o capacochas.Se analizó por fluorescencia de rayos X (FRX) un grupo de tupus de plata pertenecientes al Museo Inka de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco y del Museo de Oro y Armas del Mundo de Lima. Igualmente se incluyeron en estos análisis algunas figuras de plata del Museo de Oro y Armas del Mundo. Los resultados fueron finalmente comparados con los de las monedas acuñadas en Potosí y con los escasos resultados de análisis de tupus y figuras que se encuentran publicados hasta el momento.; Le tupu, tupo ou broche, est un objet qui depuis plus de 1700 ans fait partie du vêtement féminin des Andes. Il n’a pas seulement été utilisé au cours de la vie puisque des évidences archéologiques démontrent aussi son usage, entre autres, dans la cérémonie de la capacocha et comme offrande à des huacas. Le tupu a été fabriqué, selon le statut social de celle qui le portait et la mode de l’époque, en divers métaux et alliages comme l’or, l’argent, le tumbaga, le cuivre, le bronze et le laiton.En dehors de tout contexte archéologique, il est difficile de les dater. Dans ce travail nous avons cherché à établir un rapport entre les caractéristiques des alliages d’argent utilisés et la période de fabrication, en particulier pour les tupus miniatures des figurines capacochas.Un groupe de tupus en argent appartenant au Museo Inka de l’Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco et au Museo de Oro y Armas del Mundo de Lima a été analysé par spectrométrie par fluorescence à rayons X (FRX). Quelques figurines capacochas appartenant au Museo de Oro y Armas del Mundo ont également été ajoutées à cette étude analytique. Les résultats obtenus sont comparés avec la composition de monnaies frappées à Potosí ainsi qu’avec les rares tupus et figurines dont les résultats d’analyses ont été publiés.

International audience; The tupu, tupo or pin has been manufactured for more than 1700 years to embellish women’s clothing in the Andes. Women typically wore clothing pins, but archaeological evidencs shows that these pins were also used as part of the capacocha ceremonies and as an offering to the huacas. Depending on fashion and woman’s social status, tupus were made using different metals and alloys such as gold, silver, tumbaga, copper, bronze and brass.When taken out of context they are difficult to date. In our work we searched for the characteristics of the silver alloys used in their fabrication to check whether any criteria could be linked to their period of production, in particular for the miniature tupus from the capacocha silver figurines.A group of silver tupus belonging to the Museo Inka of the Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco, and to the Museo de Oro y Armas del Mundo of Lima were analyzed by X-ray fluorescence (XRF). A few capacocha silver figurines from the Museo de Oro y Armas del Mundo were included in this analytical study. Data obtained were compared to the composition of both silver coins struck in Potosi and the rare published tupus and figurines analysis.; El tupu, tupo o prendedor es un objeto que ha sido, y sigue siendo, parte de la vestimenta femenina en los Andes desde hace más de 1700 años. No fue usado solamente en vida, ya que hay evidencias arqueológicas de su uso en las capacochas o como ofrenda a las huacas, entre otros. Ha sido elaborado en distintos metales y aleaciones, según la jerarquía de la portadora y la época de uso, desde oro, plata y tumbaga, hasta el cobre, bronce y latón.Fuera de contexto arqueológico es difícil atribuirle una cronología. En este trabajo hemos intentado verificar si a través de las aleaciones de plata utilizadas para su elaboración, es posible determinar criterios para vincular las épocas de producción, en particular para los tupus miniatura de las figuras de plata o capacochas.Se analizó por fluorescencia de rayos X (FRX) un grupo de tupus de plata pertenecientes al Museo Inka de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco y del Museo de Oro y Armas del Mundo de Lima. Igualmente se incluyeron en estos análisis algunas figuras de plata del Museo de Oro y Armas del Mundo. Los resultados fueron finalmente comparados con los de las monedas acuñadas en Potosí y con los escasos resultados de análisis de tupus y figuras que se encuentran publicados hasta el momento.; Le tupu, tupo ou broche, est un objet qui depuis plus de 1700 ans fait partie du vêtement féminin des Andes. Il n’a pas seulement été utilisé au cours de la vie puisque des évidences archéologiques démontrent aussi son usage, entre autres, dans la cérémonie de la capacocha et comme offrande à des huacas. Le tupu a été fabriqué, selon le statut social de celle qui le portait et la mode de l’époque, en divers métaux et alliages comme l’or, l’argent, le tumbaga, le cuivre, le bronze et le laiton.En dehors de tout contexte archéologique, il est difficile de les dater. Dans ce travail nous avons cherché à établir un rapport entre les caractéristiques des alliages d’argent utilisés et la période de fabrication, en particulier pour les tupus miniatures des figurines capacochas.Un groupe de tupus en argent appartenant au Museo Inka de l’Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco et au Museo de Oro y Armas del Mundo de Lima a été analysé par spectrométrie par fluorescence à rayons X (FRX). Quelques figurines capacochas appartenant au Museo de Oro y Armas del Mundo ont également été ajoutées à cette étude analytique. Les résultats obtenus sont comparés avec la composition de monnaies frappées à Potosí ainsi qu’avec les rares tupus et figurines dont les résultats d’analyses ont été publiés.

L’alliage d’Aluminium-Lithium est connu comme étant un matériau superplastique. Ce comportement est lié à une structure à grains fins. Le développement de cette structure peut être obtenue par recristallisation statique suite à traitement thermomécanique approprié. Le but de cette étude est de suivre l’évolution de la microstructure en fonction du temps et de la température du recuit de recristallisation. Les résultats montrent que c'est plutôt la température qui influe sur le processus de la recristallisation de l'alliage étudier.

Mechanical behavior of nickel alloy 690 (NY690) is characterized from 25°C to 1100°C and for a strain rate ranging from 10-4 to 5×10-3s-1. The effects of chromium carbides and grain size (50-150 µm) on the tensile properties of NY690, were studied at 25°C and 750°C. Chromium carbides have negligible influence on the yield stress and on the strain hardening whereas the grain size slightly decreases the yield stress and the hardening rate at room temperature. The grain size has little influence on the strain-hardening but increases the steady-state stress. The dislocation density is the major microstructural parameter governing the mechanical behavior of the alloy for the studied experimental conditions. The Kocks-Mecking-Estrin formalism is adapted to a wide range of temperature and strain rate to predict the mechanical behavior., Dans l’industrie nucléaire, différents composants des réacteurs à eau pressurisée sont soudés par le procédé TIG (Tungsten Inert Gas). Pour obtenir une résistance à la corrosion et une tenue en service suffisante, ces pièces sont réalisées en alliage base nickel NY690. La compréhension des phénomènes physiques impliqués durant le soudage est nécessaire afin de connaître l’évolution de la microstructure et leur influence sur le comportement mécanique. Pour améliorer la qualité des produits soudés, il est crucial de déterminer les contraintes résiduelles après soudage ce qui implique de connaître le comportement mécanique de l’alliage NY690. En effet, le soudage de ces pièces massives dont l’épaisseur est comprise entre 50 et 250 mm nécessite un grand nombre de passes et donc grand nombre de cycles thermo-mécaniques. Pour reproduire ces chargements complexes se produisant dans la zone affectée thermiquement, des essais mécaniques ont été réalisés en utilisant la machine Gleeble 3500 et une machine de traction/torsion MTS-809. Des essais de traction et des essais cycliques ont été réalisés pour différents états microstructuraux à température ambiante et à 750°C. Plus précisément, l’influence de la taille de grain et de la présence des carbures de chrome sur le comportement mécanique a été étudiée dans le but de déterminer les paramètres à prendre en compte pour modéliser le comportement mécanique. Le comportement mécanique en chargement monotone a ensuite été modélisé en fonction de la température et de la vitesse de déformation en utilisant le formalisme de Kocks-Mecking-Estrin. Ce modèle ensuite été implémenté sous Sysweld pour simuler des expériences de soudage.

Since the last decade, degradable implants for bone fixation have attracted special attention. Among different materials, magnesium appears as a promising candidate due to its unique combination of properties. Magnesium is very well tolerated by the body, it has a natural tendency for degradation and its low elastic modulus helps to reduce stress-shielding effect during bone healing. However, an optimal compromise between mechanical resistance and degradability kinetics has to be achieved. Since calcium is biocompatible and has several beneficial effects on magnesium, the alloy selected for this project is: Mg-2wt.%Ca alloy. To optimize this alloy for implant application, we propose a bulk/surface approach: i.e. tailoring the bulk microstructure by thermomechanical treatments and surface functionalization by additive manufacturing.Hot rolling and extrusion, and equal channel angular pressing (ECAP) have been used to tailor the microstructure. Severe plastic deformation induced by the ECAP process produces the finest grain and second particle phase microstructure. While different microstructural features (dislocations, twins, grain size) can account for the increase of the mechanical strength, the evolution of the corrosion resistance appears as primarily affected by grain size and second phase microstructure. This influence results from the combination of a micro galvanic effect, the dispersion of the second phase Mg2Ca and possibly a more stable oxide layer. Finally ECAP appears as the most efficient processing to improve both mechanical and corrosion behavior.Surface functionalization is achieved by designing a surface pattern using microdeposition with silver nanoparticles to add an antibacterial effect. The deposition is followed by a laser sintering process. A series of deposition were performed to optimize the deposition conditions for silver nanoparticles. The layer topography, the sintering, and the thermal impact of the laser treatment on the substrate microstructure have been characterized by profilommetry, SEM, TEM. A finite element simulation has been realized to describe the thermal effect of the laser treatment. This simulation can be further used for optimizing the patterning deposition process.Combining the bulk and surface approach have permitted to obtain a functionalized magnesium alloy with enhanced properties that can be considered for further biomedical tests.; Depuis la dernière décennie, les implants dégradables pour fixation de fracture connaissent un intérêt grandissant. Parmi tous les matériaux, le magnésium apparait comme un candidat prometteur dû à une combinaison unique de propriétés. Le magnésium est très bien toléré par le corps, il a une tendance naturelle à la dégradation et son faible module élastique peut aider à réduire le stress-shielding durant la reconstitution de l'os. Cependant, une combinaison optimale entre les propriétés mécaniques et la vitesse de dégradation doit être obtenue. Le calcium étant biocompatible et procurant différents effets bénéfiques, l'alliage sélectionné pour ce projet est le Mg-2wt.%Ca. Afin d'optimiser cet alliage, nous proposons une stratégie volume/surface : modifier la microstructure interne par des traitements thermomécaniques et fonctionnaliser la surface à l'aide d'une technique additive.Du laminage et de l'extrusion à chaud ainsi que de l'extrusion coudée à aires égales (ECAE), ont été utilisé afin de modifier la microstructure. La déformation plastique sévère induite par l'ECAE produit la plus fine microstructure (taille de grain et particules de seconde phase). Alors que différentes caractéristiques microstructurales (dislocations, macles, taille de grain) peuvent justifier l'augmentation de la résistance mécanique, l'évolution de la résistance à la corrosion semble principalement affectée par la microstructure de la seconde phase et la taille de grain. Cette influence résulte de la combinaison d'un effet micro-galvanique et de la dispersion des particules de Mg2Ca et possiblement d'une couche d'oxide plus stable. L'ECAP apparait comme le traitement le plus efficace pour augmenter les propriétés mécaniques et le comportement à la corrosion.La fonctionnalisation de surface a été réalisée par un dépôt à motif réguliers à l'aide d'une technique de microdéposition de nanoparticules d'argent afin d'apporter un effet antibactérien à la surface. La déposition est suivie d'un procédé de frittage par laser. Une série de déposition a été conduite afin d'optimiser les conditions du dépôt de nanoparticules d'argent. La topographie de la couche déposée, la qualité du frittage ainsi que l'impact thermique du traitement laser sur la microstructure du substrat a été caractérisée par profilommétrie, SEM et TEM. Une modélisation par éléments finis a été réalisé afin de décrire l'impact thermique du traitement laser. Cette simulation pourra être utilisée à des fins d'optimisation du procédé de dépôt.Combiner une approche sur la microstructure interne et la surface du matériau a permis d'obtenir un alliage de magnésium fonctionnalisé ayant des propriétés améliorées qui peut être considéré dans de futurs tests biomédicaux.

Hot tearing of B206 aluminum alloys with additions of iron and silicon was studied with constrained mould casting (CRC) to investigate the combined effect of these additions on hot tear resistance. Susceptibility to hot tearing was found to increase gradually with iron content when the conditions were favorable to the formation of the β(FeCu) phase. Additions of silicon with a Fe/Si mass ratio ≤ 1 and high cooling rates, which together promote the α(MnFe) phase at the expense of the β(FeCu) phase, were found beneficial to the hot tearing resistance. Hot tearing sensitivity (HTS) of the alloys was evaluated with a new index defined to reflect the compliance of the torn specimens. This index showed a very good correlation with the Katgerman's hot tearing index (HCS), providing that one defines the temperature where inadequate feeding starts to be the temperature where 2% of the interdendritic volume is occupied by intermetallic phases. Examinations of the tear surfaces and profiles revealed that a premature crack opening created by insufficient healing correlates well the explanations based on the theoretical hot tearing index. The deleterious effect of iron on hot tearing was demonstrated on alloys having a coarse grain microstructure having Ti contents below or equal to 0.01 wt%. Above this limit, fine grain microstructures were obtained and the influence of iron was not strong enough to have a significant impact on the castings produced.

International audience; The work presented in this communication is at the crossroad between direct methods and non-smooth mechanics. One objective is to derive shakedown theorems in situations where constraints are prescribed on the internal variables. A motivation is the study of shape memory alloys (SMAs) : in those materials, inelastic deformation occurs as the result of a solid/solid phase transformation between different crystallographic structures. Much effort has been devoted to developing constitutive laws for describing the behaviour of SMAs. The phase transformation is typically tracked by an internal variable which - depending on the complexity of the material model - may be scalar or vectorial. A fundamental observation is that, in most of SMA models, that internal variable must comply with some a priori inequalities, resulting from the mass conservation in the phase transformation process. As a consequence, the internal variable is constrained to take values in a set T that is not a vectorial space. The presence of such constraints constitutes a crucial difference with standard plasticity models, and calls for special attention when the structural evolution problem is considered. Non-smooth mechanics offer a sound mathematical framework for handling constraints on state variables. This communication is devoted to studying the asymptotic behaviour (i.e. as time tends to infinity) of solids in the framework of non-smooth mechanics.

International audience; The spallation during cooling or thermal cycling of alumina scales grown at high temperature on PM2000 alloy is directly observed and recorded using CCD cameras. This simple and direct method permits to determine easily and accurately the scale spallation kinetics. In addition, it provides many insights on the spallation mechanisms and processes and their evolution as well as on the effect of substrate microstructure on spallation.

Competition in aerospace industry forces to follow a constant evolution of technologies linked to launching costs decreasing and reliability increasing. An improvement of payload protection systems is a way to achieve these conditions. The main issue of this PhD thesis is to verify the applicability of lyophobic heterogeneous systems (association of a nanoporous material and a non- wetting liquid) in vibrations damping for payload comfort. Intrusion of liquid in LH S requires a high mechanical energy in the form of p res sure. Depending on solid/liquid couple properties this energy can be partly dissipated. This dissipation, of the order of ten joules per gram of material, is far higher than classical systems (elastomeric ones, viscous dampers...) and shows a relative stability regarding to frequency variations. These properties explain their interest in vibrations damping applications. Although water is a very common liquid which is very studied in the research field of LHS, it can only be used in the 0 to 100˚C temperatures range (under atmospheric pressure). In order to broaden this temperatures range to -50˚C, electrolytes have been used. Adding electrolytes to water permits to decrease the liquid melting temperature. The study of electrolyte solutions has highlighted two different phenomena leading to intrusion and extrusion pressures increasing in LHS. In microporous materials (such as ZIF-8 studied here), a total exclusion phenomenon of ions from porous matrix can be observed. This effect leads to the appearance of an osmotic pressure term which explains high increasing of both intrusion and extrusion pressures. If ions can penetrate pores, intrusion and extrusion pressures increasing are smaller and have been explained by liquid surface properties changes. Mesoporous materials (such as MCM-41 studied here) seem to show this last behaviour whatever ion is. Increasing of LHS application range to high temperatures has been made using Galinstan, gallium, indium and tin alloy, which is non-toxic and stays liquid between approximately -20 and 1300˚C. This liquid, associated with chemically inert mesoporous glasses, permits to obtain reproducible energy dissipation cycles. Finally, a numerical study of a simplified LHS damper in a mechanical system has been done. The behaviours variety has brought to light the complexity of such a system which needs a very accurate design. If this condition is verified, LHS dampers can be very effective and adaptable thanks to the numerous solid/liquid couples which can be used., L’existence de concurrence dans l’industrie aérospatiale obligé à une évolution continue des technologies en lien avec une diminution des coûts de lancement et une fiabilité accrue. Ceci passe, entre autre, par l’amélioration des moyens de protection des charges utiles. Le but de cette thèse est de vérifier l’applicabilité des systèmes hétérogènes lyophobes (association d’un matériau nanoporeux et d’un liquide non-mouillant) dans l’amortissement des vibrations pour le confort de celles-ci. L’intrusion de liquide dans des SHL demande une énergie mécanique importante sous forme de pression. En fonction des propriétés du couple solide/liquide cette énergie peut être partiellement dissipée. Cette dissipation, de l’ordre de quelques dizaines de joules par gramme de matériau est bien supérieure à celle des systèmes conventionnels (élastomères, amortisseurs visqueux…) et montre une grande stabilité vis-à-vis de la fréquence, d’où leur intérêt dans l’amortissement des vibrations. Bien que l’eau soit déjà très largement étudié dans le cadre de la recherche sur les SHL, elle ne peut être utilisée que pour des températures comprises entre 0 et 100°C (à pression atmosphérique). Dans le but d’élargir cette gamme de températures jusqu’à -50°C, des mélanges ont été utilisés. L’ajout d’électrolytes dans l’eau permet de baisser la température de solidification du liquide. L’étude des solutions d’électrolytes a permis de mettre en évidence deux phénomènes différents menant à des augmentations de pressions d’intrusion et d’extrusion dans les SHL. Dans les matériaux microporeux (comme les ZIF-8 étudiés dans ce travail), un phénomène d’exclusion totale des ions de la matrice poreuse peut être observé. Cet effet est accompagné de l’apparition d’un terme de pression osmotique menant aux augmentations importantes de pressions d’intrusion et d’extrusion mises en évidence. Dans le cas où les ions peuvent pénétrer les pores, les variations de pressions d’intrusion et d’extrusion sont beaucoup plus faibles et ont été attribuées à des changements dans les propriétés de surface du liquide. Les matériaux mésoporeux (comme les MCM-41 étudiés au cours de ce travail) semblent se comporter de cette manière quels que soient les ions considérés. L’extension de la gamme d’application des SHL vers les hautes températures a été faite grâce à l’utilisation du Galinstan, alliage de gallium, d’indium et d’étain, non-toxique et liquide entre -20 et 1300°C environ. Ce liquide, associé à des verres mésoporeux rendus chimiquement inertes, a permis l’obtention de cycles de dissipation d’énergie reproductibles. Enfin, une étude numérique d’un amortisseur SHL simplifié dans un système mécanique a été menée. La variété des comportements a mis en évidence la complexité de ces systèmes qui nécessitent un dimensionnement très précis. Si cette condition est vérifiée, les amortisseurs SHL s’avèrent très efficaces et adaptables du fait de la grande variété des couples solide/liquide utilisables.

Selon un procédé de traitement thermomécanique d'un alliage de titane comportant entre 23 et 27% de niobium en proportion atomique, entre 0 et 10% de zirconium, et entre 0 et 1% d'oxygène, d'azote et/ou de silicium, on procède aux étapes suivantes : a) une montée d'un échantillon de l'alliage à une température supérieure à 900°C ; b) une trempe rapide ; c) une déformation à froid sévère ; d) un traitement de vieillissement à une température comprise entre 200 et 600°C, la durée du traitement de vieillissement étant comprise entre 10 secondes et 10 minutes. Alliage obtenu par ce procédé et prothèses réalisées dans un tel alliage.; Selon un procédé de traitement thermomécanique d'un alliage de titane comportant entre 23 et 27% de niobium en proportion atomique, entre 0 et 10% de zirconium, et entre 0 et 1% d'oxygène, d'azote et/ou de silicium, on procède aux étapes suivantes : a) une montée d'un échantillon de l'alliage à une température supérieure à 900°C ; b) une trempe rapide ; c) une déformation à froid sévère ; d) un traitement de vieillissement à une température comprise entre 200 et 600°C, la durée du traitement de vieillissement étant comprise entre 10 secondes et 10 minutes. Alliage obtenu par ce procédé et prothèses réalisées dans un tel alliage.

Afin de modifier les propriétés de certains matériaux, de nombreux secteurs d’activité ont recours à des procédés de projection thermique. Les revêtements appliqués, dont certains matériaux sont toxiques, émettent lors de l’application des nanoparticules qui peuvent être inhalés par les salariés. Pour mieux cibler les actions de prévention, il a été nécessaire de réaliser une cartographie des utilisations de la projection thermique (type de procédé utilisé, matériaux, secteur d’activité).

Selective laser melting (SLM), as one of the additive manufacturing (AM) technologies, enables the production of three dimensional (3D) complex parts directly from metal powders. It offers many significant advantages compared with traditional manufacturing methods; however it faces a limited availability of powder materials.The work done during this study consisted in investigating and developing a new way of in situ producing alloys and composites from powder mixtures.The iron-aluminum system and reinforcement by SiC particles were considered.Experiments have shown that the laser power and scanning speed primarily determine the density, microstructure, phase composition and mechanical properties in the manufacturing process of SLM parts.Using pre-alloyed powders, a phenomenon of texture was observed in the form of elongated/columnar grains oriented in the building direction.Using powder mixtures, intermetallic phases were obtained by controlling the SLM parameters. A heat treatment influences the crystal parameters, the degree of order and the mechanical properties of the formed parts.The reinforcement of the iron matrix by SiC particles of several sizes leads to a structural change with the formation of interaction products, perlite and martensite, leading to an improvement in tensile strength compared to pure Fe., La fusion sélective par laser (Selective Laser Melting, SLM), une des techniques de la fabrication additive (AM), permet la production de pièces en trois dimensions (3D) de formes complexes directement à partir de poudres métalliques. Elle présente de nombreux avantages significatifs par rapport aux méthodes traditionnelles de fabrication mais se heurte encore à une faible disponibilité des matériaux en poudre.Le travail effectué dans cette étude a donc consisté à étudier et à développer un nouveau moyen pour réaliser in situ des pièces en alliages et en composites à partir de mélanges de poudres.Au niveau expérimental le choix s’est porté sur le système Fer-Aluminium et sur un renforcement par des particules de SiC.Les essais ont permis de constater que dans le processus de fabrication de pièces par SLM la puissance du laser et la vitesse de balayage déterminent au premier chef la densité, la microstructure, la composition de phase et les propriétés mécaniques.À partir d’un mélange de poudres, des phases intermétalliques ont été obtenues en contrôlant les paramètres SLM. Un traitement thermique ultérieur influence les paramètres cristallins, le degré d’ordre et les propriétés mécaniques des pièces ainsi formées.Avec l’utilisation de poudres préalliées, un phénomène de texture a été observé prenant la forme de grains allongés/colonnaires orientés dans la direction de construction.Le renforcement de la matrice de fer par des particules de SiC de différentes tailles conduit à une modification structurale avec la formation de produits d’interaction, perlitie et martensite, conduisant à une amélioration de la résistance à la traction par rapport au Fe pur.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Dans ce papier on propose la simulation instationaire du champ de température à travers la paroi d’une chambre de combustion tubulaire ainsi la caractérisation de l’expansion thermique, les déformations et les contraintes thermoélastiques en fonction des propriétés physiques des matériaux réfractaires. Dans cette étude, on a assimilé la chambre de combustion tubulaire à un cylindre dont la géométrie et les propriétés physiques du matériau sont connues, il s’ajit du super alliage de titane Ti-26.6.Al-4.9 Nb, le modèle mathématique est basé sur la résolution de l’équation de la chaleur dans sa forme générale (instationaire, trois dimensions) couplé avec les lois de comportement thermo-élastique. La méthode de différences finis est utilisée pour la discrétisation de l’équation différentielle avec le schéma explicite et un maillage structuré est réalisé pour la discrétisation de la géométrie cylindrique.

International audience