Prediction of mechanical behavior of friction stir welded joints of AA3003 aluminum alloy

Friction stir welding (FSW) is an extremely complex process because it depends on the intrinsic and extrinsic factors of the material under consideration. The purpose of the present work is to formulate a set of recommendations concerning the choice of the different factors that are likely to influence the quality of the FSW joint and to find a mathematical model that allows predicting the mechanical behavior of the junction. An experimental design was therefore used to highlight the effect of the welding parameters on the behavior of the aluminum alloy  FS-Welded joint. The most influential parameters were shown to be in the order of rotational speed, feed rate and tool tilt angle. The study of the interactions between these different parameters made it possible to establish a number of combinations of the different factors for the purpose of achieving the quality optimization of the FSW joint by obtaining a tensile strength of the weld joint equal to  of that of the base metal

Réalisation et caractérisation des revêtements à base magnésium élaborés par projection à froid

Le procédé de projection à froid a démontré ses avantages uniques dans la préparation de revêtements métalliques, composites et céramiques. Parmi ces revêtements, ceux constitués de magnésium pur ou de composites à matrice métallique à base de magnésium font partie des matériaux les plus prometteurs en raison de leur excellente résistance spécifique. Pourtant, les mécanismes de fabrication, par ce procédé de projection, des revêtements magnésium et composites à base de magnésium n'ont pas été étudiés. C est le sujet de cette thèse. Les recherches menées dans cette étude s articulent autour de plusieurs domaines, à savoir: La science des matériaux avec des études sur l effet de la granulométrie des particules de magnésium, l effet de la taille et de la teneur (15% vol. - 60 % vol.) des particules de renforcement (SiC) ; La mécanique des fluides avec des modélisations de géométrie de buse, d écoulement de gaz et des vitesses des particules de magnésium et alliage de magnésium (AZ91D) ; Les caractérisations des dépôts avec des analyses de microstructure et des mesures de microdureté, d adhérence et de comportement au frottement des revêtements;Les résultats montrent que la projection à froid peut être utilisée pour fabriquer des revêtements de magnésium purs ou composites sans aucune oxydation ou transformation de phase. La taille de ces particules doit rester dans une fourchette acceptable pour égaler la vitesse critique (entre 653 m s-1 et 677 m s-1) permettant la déposition. Concernant plus spécifiquement les résultats sur les revêtements de magnésium pur, le maximum de rendement de dépôt est obtenu par projection d une poudre de granulométrie comprise entre 22 m et 64 m. L adhérence atteint 11.6 +- 0.5 MPa lorsque le substrat est préchauffé à 200 oC. Pour le cas des revêtements AZ91D, la construction du dépôt s effectue par effet de verrouillage mécanique. Le type de frottement observé sur ces revêtements est une usure adhésive. Dans les revêtements composites d AZ91D SiC, la teneur en particules de renforcement SiC présentes dans le dépôt diminue avec leur taille dû à l'effet onde de choc . Le rendement de dépôt augmente avec la teneur en SiC de 15 vol.% à 30 vol.%, puis diminue au-delà de 30 vol%. Le type de frottement correspond à une usure par abrasion.Cold spraying has shown unique advantages in preparing coatings of metal, composite and ceramic. However, the deposition mechanism of magnesium and magnesium-based composite coatings fabricated using cold spraying was not researched although magnesium and metallic matrix composites based magnesium have drawn more and more attention due to their excellent specific strength. Therefore, the deposition mechanism of magnesium and magnesium-based composite coating has been studied in this study. The research carried out in this study involves several fields:Effect of the particle velocity of magnesium particles on the deposition efficiency, microstructure, microhardness and bonding strength of coatings; Effect of the particle size of magnesium particles on the deposition efficiency and microstructure of coatings;Effect of the substrate preheating on the microstructure, microhardness and bonding strength of coatings;Effect of the particle velocity of magnesium alloy (AZ91D) particles on the deposition efficiency, microstructure, and frictional behavior of coatings;Effect of the particle size of strengthening phrase (SiC) on the microstructure, bonding strength and frictional behavior of coatings;Effect of the particle content (15 vol.% - 60 vol.%) of strengthening phrase (SiC) on the microstructure, bonding strength and frictional behavior of coatings.The results show that cold spraying can be used to fabricate magnesium and magnesium-based coatings without any oxidation or phase transformation. The critical velocity of magnesium particles is 653 m s-1- 677 m s-1. Magnesium particles with a size too large or too small are not suitable to the deposition. The maximum of deposition efficiency of magnesium particles are obtained using the powder with a size range of 22-64 m. The maximum of bonding strength between magnesium coatings and substrates is 11.6 +- 0.5 MPa as the substrate is preheated at 200oC. The deposition of AZ91D coatings is due to the effect of mechanical interlocking. And the friction type of AZ91D coatings is adhesive wear. The friction type of AZ91D SiC composite coatings turn to be abrasive wear. The SiC content in composite coatings decreases as the SiC particle size decreases due to the effect of bow shock. The deposition efficiency of AZ91D and SiC mixed powder increases as the SiC content increases from 15 vol.% to 30 vol.%, and then decreases as the SiC content increases from 30 vol% to 60 vol.%.BELFORT-UTBM-SEVENANS (900942101) / SudocSudocFranceF

Implémentation de méthodes d'intelligence artificielle pour le contrôle du procédé de projection thermique

Depuis sa création, la projection thermique ne cesse d étendre son champ d application en raison de ses potentialités à projeter des matériaux bien différents (métallique, céramique, plastique,...) sous des formes bien différentes aussi (poudre, fil, suspension, solution,...). Plusieurs types de procédés ont été développés afin de satisfaire les applications industrielles, par exemple, le procédé HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), le procédé APS (Atmospheric Plasma Spraying), le procédé VLPPS (Very Low Pressure Plasma Spray). Parmi ces procédés, le procédé APS est aujourd hui bien implanté dans l industrie et en laboratoire réussissant à élaborer des revêtements de bonne qualité à coût intéressant. Néanmoins, cette technologie pâtit des incidences des instabilités du procédé sur la qualité du produit obtenu et souffre d un manque de compréhension des relations entre les paramètres opératoires et les caractéristiques des particules en vol.Pour rappel, pendant la projection APS, les phénomènes d instabilité du pied d arc, d érosion des électrodes, d instabilité des paramètres opératoires ne peuvent pas être complètement éliminés. Et, il est encore aujourd hui difficile de mesurer et de bien contrôler ces paramètres.Compte tenu des progrès réalisés sur les moyens de diagnostic qui peuvent être utilisés en milieu hostile (comme dans le cas de la projection APS), un contrôle efficace de ce procédé en boucle fermée peut être maintenant envisagé et requiert le développement d un système expert qui se compose des réseaux de neurones artificiels et de logique floue. Les réseaux de neurones artificiels sont développés dans plusieurs domaines d application et aussi maintenant au cas de la projection thermique. La logique floue quant à elle est une extension de la logique booléenne basée sur la théorie mathématique des ensembles flous. Nous nous sommes intéressés dans ce travail à bâtir le modèle de contrôle en ligne du procédé de projection basé sur des éléments d Intelligence Artificielle et à construire un émulateur qui reproduise aussi fidèlement que possible le comportement dynamique du procédé.Since its creation, the thermal spraying continuously expands its application scope because of its potential to project very different materials (metal, ceramic, plastic ...) as well as different forms (powder, wire, suspension, solution ...). Several types of methods have been developed to meet industrial applications, for example, the process HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), the process APS (Atmospheric Plasma Spraying), the process VLPPS (Very Low Pressure Plasma Spray). Among these methods, the APS process is now well established in the industry and laboratory for successfully developing coatings with good quality but low cost. However, this technology suffers from the instability effect of the process on the obtained product quality and endures a lack of understanding of the relationship between the operating parameters and the characteristics of in-flight particles.As a reminder, during the projection APS, the arc foot instability phenomena, the electrode erosion, the instability of the operating parameters cannot be completely eliminated. Further, it is still difficult to measure and control these parameters well. With the developing technology of diagnostic tools that can be used in a hostile environment (as in the case of APS process), an effective control of APS process in closed-loop can be considered and requires the development of an expert system consisting of artificial neural networks and fuzzy logic controlling. The artificial neural networks have been developed in several application fields and now also to plasma spraying process. Fuzzy logic controlling is an extension of Boolean logic based on the mathematical theory of fuzzy sets.We are interested in this work to build an on-line control model for the APS process based on the elements of artificial intelligence and to build an emulator that replicates as closely as possible the dynamic behavior of the process. Further, the artificial neural networks will be combined with the emulator for constituting a big system who can monitor the process and also can automatically carry out modification action. The system then will be tested off-line, the time response will be discussed.BELFORT-UTBM-SEVENANS (900942101) / SudocSudocFranceF

Preparation and characterization of magnesium coating deposited by cold spraying

Magnesium (Mg) and its alloys have a great potential as structural materials due to their beneficial combination of high strength to weight ratio, high thermal conductivity and good machinability. However, few literatures about Mg coatings fabricated by cold spraying can be found. In this study, Mg coatings were fabricated by cold spraying, and the microstructure, phase structure, oxygen content and microhardness of the coating prepared under different main gas temperatures were investigated. The critical velocity of the particle was evaluated through numerical simulations. The particle deformation behavior and bonding mechanism were discussed. The result of the oxygen content test shows that the oxygen contents of the coatings did not increase comparing with that of the feedstock powder. The simulation results show that the critical velocity of Mg particles was in a range of 653 m/s to 677 m/s. The observation of the coating fracture morphology shows that the formation of the coating was due to the intensive plastic deformation and mechanical interlocking. The microhardness of the coating increased with the increase of the main gas temperature from 350oC to 450oC due to the decrease of the coating porosity.Comment: 20 pages, 9 figur

Associations among hypertension, dementia biomarkers, and cognition: The MEMENTO cohort

Introduction Approximately 40% of dementia cases could be delayed or prevented acting on modifiable risk factors including hypertension. However, the mechanisms underlying the hypertension–dementia association are still poorly understood. Methods We conducted a cross-sectional analysis in 2048 patients from the MEMENTO cohort, a French multicenter clinic-based study of outpatients with either isolated cognitive complaints or mild cognitive impairment. Exposure to hypertension was defined as a combination of high blood pressure (BP) status and antihypertensive treatment intake. Pathway associations were examined through structural equation modeling integrating extensive collection of neuroimaging biomarkers and clinical data. Results Participants treated with high BP had significantly lower cognition compared to the others. This association was mediated by higher neurodegeneration and higher white matter hyperintensities load but not by Alzheimer's disease (AD) biomarkers. Discussion These results highlight the importance of controlling hypertension for prevention of cognitive decline and offer new insights on mechanisms underlying the hypertension–dementia association. Highlights Paths of hypertension–cognition association were assessed by structural equation models. The hypertension–cognition association is not mediated by Alzheimer's disease biomarkers. The hypertension–cognition association is mediated by neurodegeneration and leukoaraiosis. Lower cognition was limited to participants treated with uncontrolled blood pressure. Blood pressure control could contribute to promote healthier brain aging.Stopping cognitive decline and dementia by fighting covert cerebral small vessel diseas

Téléphonie mobile et santé

Le téléphone portable est une invention remarquable et une avancée sociétale importante. Nous ne nous en passerons plus. Pourtant, elle suscite une véritable interrogation du public : "le téléphone portable ou les stations de base, ont-ils des effets nocifs sur la santé ?". Nous développons le fonctionnement du GSM et donnons un état des lieux en matière de recherche avec des rapports récents et des études en cours dont le programme INTERPHONE. Ce dernier tend à démontrer qu'il peut y avoir un risque d'apparition de cancers en cas d'exposition sur le long terme aux champs magnétiques. Les pouvoirs publics ont mis en place des règlementations et des actions d'informations notamment lors de la conduite automobile. En application du principe de précaution, l'OMS et l'AFSSET ont produit des recommandations de gestion du risque sur les téléphones mobiles : un usage modéré est conseillé.CLERMONT FD-BCIU-Santé (631132104) / SudocLYON1-BU Santé (693882101) / SudocSudocFranceF

Pathologie urinaire des oiseaux exotiques de compagnie

LYON1-BU Santé (693882101) / SudocSudocFranceF

Atomisation sous gaz de poudres métalliques (optimisation du procédé à partir de la modélisation du jet et du diagnostic in-situ)

L atomisation sous jet gazeux de métal liquide à travers une buse De Laval est considérée comme l un des procédés les plus performants tant du point de vue de la qualité de la poudre obtenue en terme de taille et de composition que de la consommation de gaz inerte utilisé pour atomiser ce métal liquide. Malgré tout, l optimisation de ce procédé passe par une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu et les études engagées actuellement s orientent aussi bien vers des recherches expérimentales que numériques. Ainsi, les travaux développés au cours de cette thèse, qui visait à l optimisation de ce procédé, concernent des résultats issus d expérience et des résultats obtenus par modélisation. D un point de vue expérimental, trois étapes du procédé ont été séparément analysées qui correspondent chronologiquement à la fusion du bain métallique, l atomisation primaire et l atomisation secondaire. La technique de Vélocimétrie par Images de Particules a été utilisée permettant d obtenir des résultats de vitesse de particules dans la chambre d atomisation et apporte des données essentielles sur les phénomènes d atomisations primaire et secondaire. L atomisation primaire semble dominée dans les premiers instants de l atomisation par la montée en pression de l autoclave. Le jet métallique est alors faiblement atomisé et les particules produites possèdent de forts diamètres. Au cours du temps, la pression dans l autoclave augmentant, la taille des jets diminue et simultanément les particules diminuent en diamètre. Enfin, l atomisation secondaire semble préférentiellement influencée par le rapport débits de gaz sur métal. Ainsi, à tout autre paramètre constant, la hauteur du bain métallique diminuant au cours du temps, l énergie disponible pour désintégrer le jet est plus forte et la taille des particules varie en conséquence. Finalement, le lien entre la pression d atomisation et la taille de la poudre produite est confirmé, ainsi que l importance du rapport de débits de gaz sur métal. D un point de vue numérique, la modélisation des écoulements gazeux produits par ce système d atomisation a été développée sous Fluent de manière à formaliser les effets des principaux paramètres opératoires. Les effets du phénomène d aspiration présent sous la buse de coulée, de la détente du gaz au passage de la buse de Laval et de géométrie de buses sur les champs de vitesse, de température et de pression ont pu être mis en évidence et les tendances notées corroborent les résultats expérimentaux. Le choix des caractéristiques géométriques des composants utilisés pour la fusion, la coulée et l atomisation influencent le débit de métal, ce qui a également un impact sur la taille de la poudre produite. Enfin, le procédé est instationnaire durant toute la phase d atomisation. En effet, la coulée du métal doit souvent être mise en route au cours de la pressurisation de l autoclave pour éviter la colmatage de la buse de coulée, puis la vidange progressive du creuset conduit à une réduction du débit de métal. Une solution pour rendre le procédé quasiment stationnaire est proposée en perspective, étape essentielle vers un procédé optimisé.Gas atomization of liquid metal using a De Laval nozzle is thought to be one of the most effective processes both in terms of powder quality which includes size and composition and in terms of inert gas consumption used to atomize this liquid metal. The comprehension of the events involved is of prime importance to improve the process and nowadays, the studies are both oriented on experimental work and CFD modeling. Thus, the work done in this thesis, which aimed at optimizing the process, involves experimental results and CFD results. On the experimental hand, the three main chronologic stages of the process were analyzed. They consist in the melting of the melt batch and then the primary and secondary atomization. The Particle Image Velocimetry has been used to measure the particle speed in the atomizing chamber and provides meaningful data on the primary and secondary atomization phenomenon. At the start of the process, primary atomization seems to be dominated by the pressurization of the autoclave. At that time, the metal spray is poorly atomized resulting in coarse particle sizes. Later, as the pressure still increases in the autoclave, the spray size decreases et simultaneously the particle sizes become finer. Secondary atomization seems to be mostly influenced by the gas to metal ratio. Thus, with the other parameters being unchanged, as the static height of the melt in the crucible is decreasing, the available energy for the melt disintegration is higher, so that the particle size consequently diminishes. To conclude, the relationship between atomizing pressure and resulting powder size and the importance of the gas to metal ratio (GMR) are both confirmed. On the CFD hand, the modelling of the gas-only flow using Fluent lead to the formalisation of the effects of the main operating parameters. The respective effects of the suction under the melt nozzle, of the expansion through the De Laval nozzle and of the shape of the atomizing system could be underlined and the trends match with the experimental results. The choice in the shapes and sizes of the components used for the melting to the atomization acts on the melt mass flow rate, so that the powder particle size is also affected. The process is unsteady during the whole atomization event. First, most of the time, the melt flow is started during the pressurization of the autoclave to avoid the plugging of the melt nozzle, and then, as the crucible is emptying, the loss of static height reduces the melt flow rate. The next critical step for improving the process consists in getting it steady.BELFORT-BU L. FEBVRE (900102102) / SudocBELFORT-UTBM-SEVENANS (900942101) / SudocSudocFranceF

Contribution à la compréhension et à la maîtrise du procédé d'atomisation de jets métalliques liquides

La demande croissante de poudres d alliages métalliques aux propriétés spécifiques utilisées en particulier en projection thermique et fabrication rapide pousse les chercheurs à améliorer et à optimiser sans cesse les procédés de production de ces poudres. L objectif affiché sur ces procédés est de maîtriser à la fois morphologie/ distribution de taille des particules produites et coût de fabrication. Actuellement, la majorité de ces poudres est produite par des procédés d atomisation par fluide et essentiellement par le procédé d atomisation gazeuse. Parmi ces procédés, le procédé Nanoval utilisant une buse De Laval est l un des plus performants en termes de distribution granulométrique et de rendement.L objectif principal de ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu par le procédé Nanoval afin d en optimiser le fonctionnement. Deux approches composent ce travail :- une partie numérique de modélisation sous Fluent. Deux modèles ont été étudiés, un modèle monophasique relatif à l écoulement gazeux dans l unité d atomisation (passage de l autoclave à la chambre d atomisation) et un modèle diphasique relatif à la constriction du filament de métal liquide en sortie de buse de coulée. Cette étude numérique a permis de mettre en évidence l effet des paramètres opératoires tels que la pression d atomisation et le diamètre de la buse de coulée sur la dynamique du jet de gaz, sur la striction du filament de métal liquide ainsi que les zones de forte pression et de haute vitesse avant, pendant et après la désintégration du filament métallique.- une partie expérimentale pour laquelle la mise en place d outils de diagnostic in situ a été nécessaire pour la caractérisation du procédé en cours de fonctionnement. Trois analyses ont été conduites. La première renseigne de la dynamique du jet d atomisation évaluée à partir de mesures de Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) à proximité de la sortie de la buse De Laval. La deuxième concerne les caractéristiques à l écrasement des particules sur un substrat placé dans la chambre d atomisation. La troisième et dernière analyse porte sur les propriétés des particules produites et la comparaison avec la matière récupérée après refroidissement dans l autoclave. Différents paramètres opératoires ont été explorés (pression d atomisation, diamètre de la buse de coulée, pression dans la chambre d atomisation, nature du métal) et reliés à leur influence sur la vitesse et le diamètre des particules. Des relations directes entre les résultats de ces trois analyses ont pu être démontrées ainsi qu une bonne adéquation entre résultats expérimentaux et résultats issus de la modélisation.The growing demand for metal alloy powders with specific properties used in thermal spray application and rapid manufacturing encourages researchers to improve and optimize their manufacturing processes. The aim of these processes is to master both morphology/particle size distribution and manufacturing cost. Today the vast majority of powders are produced by fluid atomization and mainly gas atomization process. Among them, the Nanoval process, consisting of a De Laval nozzle is one of the most outstanding process in terms of granulometric distribution and output.The main objective of this thesis is to improve the understanding of the physical phenomena occurring in the Nanoval process to optimize the way it operates. Two approaches will be developed:- A numerical study using Fluent. The two following models were studied, one monophasic concerning gas flow in the atomization unit form autoclave to atomization chamber and the other, a diphasic model concerning the finest part of the filament in the exit of the melt nozzle. This numerical study has highlighted the effect of parameters such as atomization pressure, nozzle diameter on the gas dynamics, fine filament, high-pressure and high speed areas before, during the process and after the disintegration of the metallic filament.- And an experimental study which required the implementation of the in-situ diagnosticTools to characterize the process under working conditions. Three analyses were carried out. The first concerns the dynamics of the atomization jet from Velocimetry measures by Particle Image Velocimetry (PIV) close to De Laval nozzle exit. The second deals with the characteristics obtained when particles impact the substrate in the atomization chamber. The third describes the particle properties and deals with the comparison with the matter in the autoclave after cooling process. Different operating parameters were explored (atomization pressure, melt nozzle diameter, pressure in the atomization chamber, nature of metal) and linked to their influence on the particle velocity and diameter. Narrow links between the analysis results were demonstrated as well as a good adequacy between experimental and modeling results.BELFORT-UTBM-SEVENANS (900942101) / SudocSudocFranceF