Numerical simulation of cyclic oxidation kinetics with automatic fitting of experimental data

This paper proposes a model, based on a Monte Carlo method, to assess cyclic oxidation tests. The numerical code fits automatically the experimental net mass change curves. Oxidation kinetics are identified as well as the relationship between spalling and local oxide thickness or time. The modelling is applied to cyclic oxidation of NiPtAl single crystals at 1150 °C in dry air

Quantification de la cinétique d'oxydation cyclique d'alliage alumino-formeur : modélisation Monte Carlo de l'écaillage et mise au point d'un nouvel appareil de thermogravimétrie cyclique.

Afin d'améliorer les performances des turbines à gaz, par exemple, il est nécessaire de comprendre les mécanismes de détérioration qui ont lieu pendant leur utilisation. Certaines pièces mécaniques constituant ces turbines, telles que les aubes, sont soumises à des chargements mécaniques et thermiques cycliques. Les matériaux utilisés sont des superalliages à base nickel, car leurs propriétés mécaniques leur permettent de résister aux chargements mécaniques. Cependant, elles ne leur permettent pas de résister aux chargements thermiques, c'est pourquoi ces matériaux sont revêtus avec des alliages alumino-formeurs à base de NiPtAl. Ces revêtements ont une faible cinétique d'oxydation à haute température et forment un oxyde protecteur, très adhérent qui s'écaille peu. Pour caractériser le comportement de ces matériaux et comparer leurs performances, des essais d'oxydation cyclique et isotherme doivent être effectués dans des conditions proches de celles d'utilisation. De plus, de façon à pouvoir classer ces revêtements en fonction de leur utilisation, deux paramètres, la cinétique d'oxydation parabolique et la probabilité d'écaillage, déterminés par simulation numérique, sont utilisés. Les travaux de thèse présentés ici sont consacrés dans un premier temps au développement d'un nouvel appareillage de thermogravimétrie permettant de mesurer de façon continue la masse avec des vitesses de chauffe et de refroidissement rapide. Le montage et la qualification de l'appareil constituent la première étape des travaux. En parallèle, deux monocristaux massifs de NiPtAl, avec des teneurs en soufre différentes, ont été testés à 1150°C sous air synthétique en oxydation isotherme et cyclique. Enfin, nous nous sommes intéressés à la simulation numérique de l'oxydation cyclique basée sur une approche Monté Carlo. Ce modèle permet de déterminer de manière automatique la cinétique d'oxydation et la probabilité d'écaillage à chaque cycle à partir des courbes expérimentales. En comparant les résultats numériques et expérimentaux obtenus sur un alliage modèle (pour le NiPtAl à 1150°C l'oxyde formé est alumine alpha) nous allons pouvoir vérifier la validité de notre modèle. ABSTRACT : In order to improve the performances of the gas turbines, for example, it is necessary to understand the mechanisms of deterioration which take place during their use. Machine parts constituting these turbines, such as the aubs, are subjected to mechanical and thermal cyclic loadings. The materials used are nickel base superalloys, because their mechanical properties enable them to resist the mechanical loadings. However, they do not enable them to resist the thermal loadings, this is why these materials are covered with alloys alumino-formers containing NiPtAl. These coatings have weak kinetics of oxidation at high temperature and form a protective and adherent oxide layer. To characterize the behavior of these materials and to compare their performances, of the tests of cyclic and isothermal oxidation must be carried out under conditions close to those of use. Moreover, in order to be able to classify these coatings according to their use, two parameters, the kinetics of parabolic oxidation and the probability of spalling, determined by digital simulation, are used. Work of thesis presented here is devoted initially to the development of a new equipment of thermogravimetry making it possible continuously to measure the mass with speeds of heating and fast cooling. The assembly and the qualification of the apparatus constitute the first stage of work. In parallel, two massive monocrystals of NiPtAl, with different sulphur contents, were tested with 1150°C under synthetic air in isothermal and cyclic oxidation. Lastly, we were interested in the numerical simulation of the cyclic oxidation based on an approach Monté Carlo. This model makes it possible to determine in an automatic way the kinetics of oxidation and the probability of chipping to each cycle starting from the experimental curves. By comparing the numerical and experimental results obtained on an alloy models (for NiPtAl with 1150°C the formed oxide is alumina alpha) we will be able to check the validity of our model

Prototype de thermobalance multitêtes avec cyclage thermique rapide

Lorsque la résistance à l’oxydation à haute température des matériaux est testée, l’essai d’oxydation cyclique est souvent utilisé comme référence car il intègre la cinétique d’oxydation isotherme, l’adhérence de l’oxyde, les contraintes mécaniques, le fluage de l’alliage métallique et de l’oxyde dans des conditions proches de celles de l’utilisation. Cet article présente un nouvel outil expérimental, qui permet la mesure simultanée et individuelle de la masse de plusieurs échantillons placés dans la même atmosphère contrôlée pendant le cyclage thermique rapide. Cette thermobalance multitêtes est décrite, en association avec la description de la méthodologie de mesure. Les performances de l’appareil sont données, ceci incluant les vitesses de chauffe et de refroidissement ainsi qu’un essai de mesure de masse continue sur un échantillon de Ni20Cr

Genome-Wide Identification of Alternative Splice Forms Down-Regulated by Nonsense-Mediated mRNA Decay in Drosophila

Alternative mRNA splicing adds a layer of regulation to the expression of thousands of genes in Drosophila melanogaster. Not all alternative splicing results in functional protein; it can also yield mRNA isoforms with premature stop codons that are degraded by the nonsense-mediated mRNA decay (NMD) pathway. This coupling of alternative splicing and NMD provides a mechanism for gene regulation that is highly conserved in mammals. NMD is also active in Drosophila, but its effect on the repertoire of alternative splice forms has been unknown, as has the mechanism by which it recognizes targets. Here, we have employed a custom splicing-sensitive microarray to globally measure the effect of alternative mRNA processing and NMD on Drosophila gene expression. We have developed a new algorithm to infer the expression change of each mRNA isoform of a gene based on the microarray measurements. This method is of general utility for interpreting splicing-sensitive microarrays and high-throughput sequence data. Using this approach, we have identified a high-confidence set of 45 genes where NMD has a differential effect on distinct alternative isoforms, including numerous RNA–binding and ribosomal proteins. Coupled alternative splicing and NMD decrease expression of these genes, which may in turn have a downstream effect on expression of other genes. The NMD–affected genes are enriched for roles in translation and mitosis, perhaps underlying the previously observed role of NMD factors in cell cycle progression. Our results have general implications for understanding the NMD mechanism in fly. Most notably, we found that the NMD–target mRNAs had significantly longer 3′ untranslated regions (UTRs) than the nontarget isoforms of the same genes, supporting a role for 3′ UTR length in the recognition of NMD targets in fly

Quantification of cyclic oxidation kinetics of alumina former alloys (spalling Monté Carlo modelling and development of a new cyclic thermogravimetry apparatus)

Les alliages métalliques réfractaires sont généralement soumis à des chargements thermomécaniques cycliques dans une atmosphère oxydante. Dans ces conditions, ces matériaux développent une couche d'oxyde qui doit former une barrière de diffusion pour l'oxygène et être adhérente. Ces deux qualités sont testées par un essai d'oxydation cyclique. Afin de quantifier les résultats expérimentaux issus de cet essai, nous avons travaillé sur deux axes. Tout d'abord, la cinétique d'oxydation cyclique a été modélisée à partir de mesures de masse discontinues et de mesures de taux d'écaillage, réalisées sur des monocristaux de NiPtAl contenant deux taux de soufre différents. Deuxièmement, un nouveau type de thermobalance permettant le suivi continu de la masse des échantillons pendant un cyclage thermique rapide a été développéHeat resisting metallic alloys are generally submitted to cyclic thermo-mechanical loading in an oxiding atmosphere. In these conditions, these materials develop an oxide layer which must form a diffusion barrier for oxygen and be adherent. These two properties are tested with a cyclic oxidation test. To quantify these experimental results, we have worked on two axes. First, thanks to discontinuous mass and spalling measurements, cyclic oxidation kinetics of two NiPtAl monocrystals containing different sulfur levels have been modelized. Secondly, a new thermobalance prototype able to follow the mass of samples continuously during quick thermal cycling has been developedTOULOUSE-ENSIACET (315552325) / SudocSudocFranceF