{"id":56298,"date":"2026-08-27T08:00:24","date_gmt":"2026-08-27T12:00:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www.uqac.ca\/uqactualites\/?p=56298"},"modified":"2026-08-26T10:51:04","modified_gmt":"2026-08-26T14:51:04","slug":"alyaa-bakr-etudiante-au-doctorat-en-ingenierie-soutient-sa-these","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.uqac.ca\/uqactualites\/2026\/08\/27\/alyaa-bakr-etudiante-au-doctorat-en-ingenierie-soutient-sa-these\/","title":{"rendered":"Alyaa Bakr, \u00e9tudiante au doctorat en ing\u00e9nierie, soutient sa th\u00e8se"},"content":{"rendered":"

Finissante au doctorant en ing\u00e9nierie, Alyaa Bakr a effectu\u00e9 sa soutenance de th\u00e8se le 20 ao\u00fbt 2026. Sous la direction de recherche de X. Grant Chen<\/a> (UQAC) et la codirection de Paul Rometsch (Rio Tinto), sa th\u00e8se a pour titre \u00abEffect of Scandium on the 1xxx and the 3xxx Heat Exchanger Alloys<\/em>\u00bb.<\/p>\n

Sous la pr\u00e9sidence de Mousa Javidani <\/a>(UQAC), le jury d\u2019\u00e9valuation \u00e9tait compos\u00e9 de Dilip Sarkar<\/a> et de Emad Elgallad (Universit\u00e9 de Moncton).<\/p>\n

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R\u00e9sum\u00e9 de la th\u00e8se<\/h5>\n

Les composants l\u00e9gers en aluminium utilis\u00e9s dans les \u00e9changeurs de chaleur jouent un r\u00f4le essentiel dans l\u2019am\u00e9lioration de l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des v\u00e9hicules et la r\u00e9duction des \u00e9missions de CO\u2082. Les alliages d\u2019aluminium des s\u00e9ries 1xxx et 3xxx sont largement utilis\u00e9s dans ces composants en raison de leur excellente formabilit\u00e9, de leur bonne r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et de leurs propri\u00e9t\u00e9s thermiques favorables. Les \u00e9changeurs de chaleur sont fabriqu\u00e9s en formant des feuilles et des tubes d\u2019aluminium selon les g\u00e9om\u00e9tries souhait\u00e9es, puis en assemblant les diff\u00e9rentes pi\u00e8ces par brasage. Lors du processus de brassage, les composants de l\u2019\u00e9changeur de chaleur sont expos\u00e9s \u00e0 une courte p\u00e9riode de temp\u00e9rature \u00e9lev\u00e9e qui met \u00e0 l\u2019\u00e9preuve leur stabilit\u00e9 granulaire intrins\u00e8que. Cette exposition thermique peut favoriser la recristallisation et la croissance anormale des grains, ce qui d\u00e9grade consid\u00e9rablement la r\u00e9sistance m\u00e9canique des composants bras\u00e9s. Les pr\u00e9cipit\u00e9s contenant du scandium sont particuli\u00e8rement efficaces pour contr\u00f4ler la restauration, la recristallisation et la croissance des grains dans les alliages d\u2019aluminium, am\u00e9liorant ainsi leur stabilit\u00e9 granulaire lors d\u2019une exposition \u00e0 haute temp\u00e9rature. Cette \u00e9tude vise \u00e0 explorer l\u2019effet du micro-alliage avec le Sc, ou avec le couple Sc\u2013Zr, sur l\u2019\u00e9volution de la microstructure et des propri\u00e9t\u00e9s des alliages AA1xxx et AA3xxx utilis\u00e9s dans les \u00e9changeurs de chaleur bras\u00e9s. Elle est pr\u00e9sent\u00e9e en quatre parties, comme indiqu\u00e9 ci-dessous.<\/p>\n

\nVoir plus<\/strong><\/summary>\n

Dans la premi\u00e8re partie, une \u00e9tude portant sur l\u2019impact du micro-alliage au Sc et au Zr sur la stabilit\u00e9 microstructurale d\u2019alliages 1xxx d\u00e9form\u00e9s \u00e0 chaud et soumis \u00e0 un revenu post-d\u00e9formation entre 500 et 575 \u00baC pendant 1 h, afin de simuler des proc\u00e9d\u00e9s de type brasage, est pr\u00e9sent\u00e9e. Quatre alliages ont \u00e9t\u00e9 examin\u00e9s: l\u2019alliage 1xxx de base, Al-0,07Sc, Al-0,07Sc-0,10Zr et Al-0,19Sc-0,15Zr. Le traitement \u00e0 500 \u00baC a conduit \u00e0 une recristallisation compl\u00e8te de l\u2019alliage de base, tandis que les temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es ont favoris\u00e9 une croissance anormale des grains. L\u2019alliage Al-0,07Sc a r\u00e9sist\u00e9 \u00e0 la recristallisation \u00e0 500 \u00baC, mais a \u00e9t\u00e9 enti\u00e8rement recristallis\u00e9 \u00e0 550 \u00baC. En revanche, l\u2019alliage Al-0,07Sc-0,10Zr a conserv\u00e9 une bonne stabilit\u00e9 granulaire jusqu\u2019\u00e0 550 \u00baC gr\u00e2ce \u00e0 la pr\u00e9sence de pr\u00e9cipit\u00e9s stables Al3(Sc,Zr) ; toutefois, une recristallisation partielle a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9e \u00e0 575 \u00baC. L\u2019alliage Al-0,19Sc-0,15Zr a pr\u00e9serv\u00e9 l\u2019essentiel de sa microstructure d\u00e9form\u00e9e m\u00eame apr\u00e8s un traitement \u00e0 575 \u00baC. Il a montr\u00e9 la plus grande r\u00e9sistance \u00e0 la recristallisation parmi les quatre alliages \u00e9tudi\u00e9s en raison de sa densit\u00e9 de pr\u00e9cipit\u00e9s Al3(Sc,Zr) la plus \u00e9lev\u00e9e et de leur taille la plus fine, ce qui sugg\u00e8re que cet alliage pourrait \u00eatre utilis\u00e9 dans des conditions encore plus s\u00e9v\u00e8res, incluant des temp\u00e9ratures de brasage sup\u00e9rieures \u00e0 575 \u00baC.<\/p>\n

Dans la deuxi\u00e8me partie, une \u00e9tude portant sur des bandes minces extrud\u00e9es en alliage 1xxx a \u00e9t\u00e9 men\u00e9e, dans laquelle les effets du micro-alliage Sc\/Zr sur la structure granulaire, les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion ont \u00e9t\u00e9 syst\u00e9matiquement examin\u00e9s selon deux voies de proc\u00e9d\u00e9 distinctes. Trois alliages ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s : un alliage 1xxx de base exempte de Sc et de Zr, un alliage Al-Sc-Zr faiblement micro alli\u00e9 (0,10 % mas. Sc, 0,10 % mas. Zr) et un alliage Al-Sc-Zr fortement micro alli\u00e9 (0,19 % mas. Sc, 0,15 % mas. Zr). L\u2019alliage de base a pr\u00e9sent\u00e9 une microstructure enti\u00e8rement recristallis\u00e9e avec des grains tr\u00e8s grossiers apr\u00e8s brasage \u00e0 605 \u00baC pour les deux routes, ce qui s\u2019est traduit par de faibles r\u00e9sistances m\u00e9caniques. Avec le micro-alliage Sc et Zr, la structure granulaire est devenue plus fine et plus stable, et les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques se sont nettement am\u00e9lior\u00e9es. Parmi les trois alliages \u00e9tudi\u00e9s, le fort micro-alliage Al-Sc-Zr a \u00e9t\u00e9 le seul \u00e0 conserver la majeure partie de sa microstructure d\u00e9form\u00e9e apr\u00e8s le brasage simul\u00e9 \u00e0 605 \u00baC. Ces r\u00e9sultats ont \u00e9t\u00e9 confirm\u00e9s en extrudant des micro-tubes multi-canaux puis en les soumettant \u00e0 un brasage simul\u00e9. Pour les deux routes, un traitement de vieillissement post-brasage a favoris\u00e9 la pr\u00e9cipitation fine d\u2019Al3(Sc,Zr) et a consid\u00e9rablement renforc\u00e9 les alliages contenant du Sc. Globalement, tandis que l\u2019alliage fortement micro alli\u00e9 Al-Sc-Zr a offert la meilleure combinaison de stabilit\u00e9 granulaire, de r\u00e9sistance m\u00e9canique, de r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et d\u2019extrudabilit\u00e9 pour la Route 1 (augmentation de la temp\u00e9rature d\u2019homog\u00e9n\u00e9isation), l\u2019alliage faiblement micro alli\u00e9 Al-Sc-Zr a tout de m\u00eame montr\u00e9 des am\u00e9liorations notables par rapport \u00e0 l\u2019alliage de base.<\/p>\n

Dans la troisi\u00e8me partie, l\u2019\u00e9tude a d\u00e9but\u00e9 par des exp\u00e9riences \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du laboratoire sur trois alliages de la s\u00e9rie 3xxx, avec et sans micro-ajouts de Sc et de Zr. Cette \u00e9tape visait \u00e0 \u00e9tablir une compr\u00e9hension fondamentale du comportement des alliages sous des conditions de d\u00e9formation \u00e0 chaud et de brasage repr\u00e9sentatives du proc\u00e9d\u00e9 industriel des \u00e9changeurs de chaleur bras\u00e9s. Apr\u00e8s un \u00e9crouissage de 2 % suivi du brasage, l\u2019alliage de base a pr\u00e9sent\u00e9 une faible stabilit\u00e9 des grains avec des signes \u00e9vidents de croissance anormale des grains (AGG), tandis que les alliages contenant du Sc\/Zr ont conserv\u00e9 des microstructures stables avec une recristallisation limit\u00e9e ou inexistante. Par la suite, des essais d\u2019extrusion de bandes plates ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s afin d\u2019\u00e9valuer l\u2019extrudabilit\u00e9 et les performances m\u00e9caniques. La pression d\u2019extrusion a augment\u00e9 d\u2019environ 13 \u00e0 18 % avec les ajouts de Sc\/Zr, indiquant une r\u00e9sistance accrue \u00e0 la d\u00e9formation et une extrudabilit\u00e9 r\u00e9duite. La limite d\u2019\u00e9lasticit\u00e9 a augment\u00e9 de 42 MPa pour l\u2019alliage de base \u00e0 70-89 MPa apr\u00e8s brasage, puis \u00e0 109-127 MPa apr\u00e8s vieillissement post-brasage, en raison de la pr\u00e9cipitation de fines nanoparticules d\u2019Al3(Sc,Zr), correspondant \u00e0 des augmentations allant jusqu\u2019\u00e0 191 %. Enfin, l\u2019\u00e9tude a \u00e9t\u00e9 \u00e9tendue \u00e0 la fabrication d\u2019extrusions multi-canaux (MPE), repr\u00e9sentatives de la g\u00e9om\u00e9trie des tubes plats utilis\u00e9s dans les \u00e9changeurs de chaleur. Les tubes MPE de l\u2019alliage de base ont pr\u00e9sent\u00e9 des grains grossiers et une AGG localis\u00e9e apr\u00e8s le calibrage et le brasage, indiquant une perte de stabilit\u00e9 microstructurale, tandis que les alliages contenant du Sc\/Zr ont conserv\u00e9 une microstructure stable lors du brasage.<\/p>\n

Dans la quatri\u00e8me partie, une \u00e9tude a \u00e9t\u00e9 men\u00e9e afin d\u2019explorer le potentiel des ajouts de Sc et de Zr dans un alliage 3xxx typique utilis\u00e9 pour les tubes MPE des \u00e9changeurs de chaleur bras\u00e9s. Trois alliages ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s dans ce travail : le premier est un alliage d\u2019aluminium 3xxx typique utilis\u00e9 dans les \u00e9changeurs de chaleur bras\u00e9s, le second est un alliage (L-ScZr) contenant 0,11 % massique de Sc et 0,10 % massique de Zr, et le troisi\u00e8me est une variante modifi\u00e9e Sc\u2013Zr (H-ScZr) contenant 0,21 % massique de Sc et 0,15 % massique de Zr. Les trois alliages ont \u00e9t\u00e9 homog\u00e9n\u00e9is\u00e9s \u00e0 375 \u00baC pendant 24 heures puis extrud\u00e9s en tubes multi-canaux (MPE). L\u2019application d\u2019une l\u00e9g\u00e8re r\u00e9duction d\u2019\u00e9paisseur de seulement 2 %, suivie d\u2019un brasage \u00e0 605 \u00baC pendant 2,5 minutes, a entra\u00een\u00e9 un grossissement marqu\u00e9 des grains dans l\u2019alliage de base, tandis que les alliages contenant Sc\u2013Zr ont montr\u00e9 une meilleure stabilit\u00e9 des grains, l\u2019alliage H-ScZr pr\u00e9sentant la stabilit\u00e9 des grains la plus \u00e9lev\u00e9e. L\u2019application d\u2019un traitement de vieillissement post-brasage \u00e0 350 \u00baC pendant 4 heures a entra\u00een\u00e9 un renforcement significatif des alliages contenant Sc\u2013Zr, avec une augmentation de la limite d\u2019\u00e9lasticit\u00e9 pouvant atteindre environ 105 % par rapport \u00e0 l\u2019alliage de base.<\/p>\n<\/details>\n

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F\u00e9licitations \u00e0 Alyaa Bakr pour la soutenance de sa th\u00e8se de doctorat!<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Finissante au doctorant en ing\u00e9nierie, Alyaa Bakr a effectu\u00e9 sa soutenance de th\u00e8se le 20 ao\u00fbt 2026. Sous la direction de recherche de X. Grant Chen (UQAC) et la codirection de Paul Rometsch (Rio Tinto), sa th\u00e8se a pour titre \u00abEffect of Scandium on the 1xxx and the 3xxx Heat Exchanger Alloys\u00bb. 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