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The purpose of the Zip project was to develop restorationtreatments for Zips, i.e. pressure-sensitive adhesive plastic filmused in architectural drawings. With this in mind, one of thedegradation phenomena observed in the collections, the loss ofadhesion, was reproduced in the laboratory on samples employingunused sheets of Zip film collected from agencies, following lightbasedartificial ageing protocols in an environmental chamber.Rigorous attention was paid to the ensuing development of loss ofadhesion on the surface so as to establish ageing protocols in orderto obtain alterations similar to those observed on works in museumcollections. The series of samples thus obtained enabled usto subsequently test all the restoration treatments., Le projet ZIP a pour objectif l’élaboration de traitementsde restauration des zips (films plastiques auto-adhésifs imprimés)altérés sur les dessins d’architecture. Dans cet objectif, l’undes phénomènes de dégradation observé sur les collections, la perted’adhésion, a été reproduit en laboratoire sur des éprouvettesréalisées avec des zips collectés et non utilisés, en suivant desprotocoles de vieillissements artificiels à la lumière et en enceinteclimatique. L’évolution des pertes d’adhésion a fait l’objet de suivisrigoureux afin d’encadrer les protocoles de vieillissements pourobtenir des altérations représentatives de celles observées surles oeuvres des collections muséales. Les jeux d’éprouvettes ainsiobtenus permettront de réaliser par la suite l’ensemble des essaisde traitement de restauration.

Les alliages d’aluminium de la série 7000 sont largement utilisés dans l’industrie aéronautique pour leur excellent rapport entre limite d’élasticité et masse. Le procédé de friction-malaxage (FSP pour Friction Stir Processing) est une technique intéressante dans le but de modifier localement la microstructure de ces alliages. En effet, la rotation de l’outil FSP entraîne une déformation plastique de la matière et son échauffement par frottement. Par conséquent, un raffinement de la taille des grains est observé dû à une recristallisation sans passer par l’état liquide. Cependant, la chaleur générée lors du procédé peut aussi entraîner la dissolution des précipités de durcissement qui confèrent les caractéristiques mécaniques de la tôle. L’objectif de ce travail est donc de raffiner la taille des grains sans affecter significativement l’état de précipitation antérieur au FSP afin de décorréler les effets de la taille des grains et de l’état de précipitation structurelle sur les propriétés d’endommagement. Une analyse micrographique révèle que l’outil FSP génère, après son passage dans la matière, une zone appelée noyau (NZ pour nugget zone), présentant une taille de grains raffinée et une dissolution partielle des précipités de durcissement. Cette zone noyau est entourée par une zone affectée thermo-mécaniquement (TMAZ pour thermo-mechanically affected zone), présentant des grains déformés mais de taille comparable au métal de base et présentant également une dissolution partielle des précipités. Autour de ces deux premières zones, la zone affectée thermiquement (HAZ pour heat affected zone) présente des grains similaires au métal de base. La HAZ présente cependant des précipités de durcissement sur-vieillis. Des essais de dureté indiquent que les trois zones sont adoucies par rapport à l’état initial. Des traitements thermiques sont ensuite appliqués au matériau afin de restaurer l’état de précipitation antérieur au FSP. Un vieillissement artificiel à 120°C permet d’améliorer les propriétés de limite d’élasticité et de dureté des zones NZ et TMAZ. La HAZ, par contre, doit faire l’objet d’une mise en solution des précipités à 510°C afin de revenir à un état sous-vieilli avant une éventuelle maturation à 120°C. Cette mise en solution est cependant néfaste pour le raffinement des grains de la NZ car la température élevée facilite la croissance anormale de certains grains. Une optimisation des paramètres FSP et des temps de traitement thermique est effectuée afin d’obtenir des éprouvettes possédant des microstructures significativement différentes mais des limites d’élasticité et des capacités d’écrouissage similaires. Références [1] F. Hannard, S. Castin, E. Maire, R. Mosko, T. Pardoen, A. Simar, Ductilization of aluminium alloy 6056 by friction stir processing, Acta Materialia, 130, pages 121-136, 2017

Heat treatable aluminum alloys present a high strength-to-weight ratio, which replies to the requirements of mass reduction and safety increase in the construction of new vehicles. However, in sheet metal forming operations, these alloys have lower formability and higher springback than traditionally mild steels used. In this context, forming in warm temperature appears as an attractive solution to solve these problems. Nevertheless, there is still a challenge since the temperature range used in warm forming is similar to one used in the heat treatment of these alloys. Thus increasing the temperature can lead to precipitation hardening, which modifies the thermo- mechanical behavior of the material. In addition, these alloys are prone to natural aging that causes variability in forming operations and increases the amount of scrap. The present study addresses the warm forming of two heat-treated Al-Mg-Si alloys (EN AW 6016-T4 and EN AW 6061-T6), in order to propose solutions that can contribute to the increase of robustness of sheet metal forming operations. The influence of natural aging, temperature and exposure time has been studied by using uniaxial tensile tests, cylindrical cup tests and the split ring tests. The main goal is to propose solutions to improve the robustness of the sheet metal forming process. Warm forming proves to be an effective solution for improving formability, reducing the springback and variability caused by natural aging. However, high forming speeds and fast heating are necessary to prevent precipitation hardening during forming operations., Les alliages d’aluminium, présentant un rapport résistance-poids élevé, sont capables de répondre aux exigences de réduction de masse et d’augmentation de sécurité dans la construction de nouveaux véhicules. Cependant, lors des opérations d’emboutissage, ces alliages présentent une plus faible formabilité et un retour élastique plus élevé que les aciers traditionnellement utilisés. L’emboutissage à température moyenne (qualifiée de tiède) apparaît comme une solution très intéressante pour résoudre ces problèmes. Néanmoins, l’emboutissage pour les alliages d'aluminium de la série 6000, reste toujours un défi car la gamme de température utilisée est proche de celle utilisée lors des traitements thermiques de ces alliages. Ainsi l’augmentation de la température peut entraîner un durcissement par précipitation. En outre, ces alliages sont susceptibles de vieillir naturellement. Tous ces changements doivent être prédits pour éviter des variations dans le process de production. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce travail a été d'analyser les conditions d’emboutissage à tiède de deux alliages d’Al-Mg-Si (l'EN AW 6016-T4 et l'EN AW 6061-T6), afin de d’améliorer la robustesse des opérations d’emboutissage. Des essais de traction et des essais d’emboutissage de godets cylindriques en température ainsi que des mesures de retour élastique (essai dit de Demeri) ont été effectués. Plusieurs paramètres comme le vieillissement naturel, la durée de chauffe et la vitesse d’emboutissage ont été étudiés afin de proposer des solutions permettant d’améliorer la robustesse des opérations d’emboutissage. L’emboutissage à tiède se révèle être une solution efficace pour améliorer la formabilité, réduire le retour élastique et la variabilité causée par le vieillissement naturel. Cependant, utiliser des vitesses d’emboutissage élevées et une chauffe rapide sont nécessaire pour éviter le durcissement par précipitation pendant l’emboutissage.

Heat treatable aluminum alloys present a high strength-to-weight ratio, which replies to the requirements of mass reduction and safety increase in the construction of new vehicles. However, in sheet metal forming operations, these alloys have lower formability and higher springback than traditionally mild steels used. In this context, forming in warm temperature appears as an attractive solution to solve these problems. Nevertheless, there is still a challenge since the temperature range used in warm forming is similar to one used in the heat treatment of these alloys. Thus increasing the temperature can lead to precipitation hardening, which modifies the thermo- mechanical behavior of the material. In addition, these alloys are prone to natural aging that causes variability in forming operations and increases the amount of scrap. The present study addresses the warm forming of two heat-treated Al-Mg-Si alloys (EN AW 6016-T4 and EN AW 6061-T6), in order to propose solutions that can contribute to the increase of robustness of sheet metal forming operations. The influence of natural aging, temperature and exposure time has been studied by using uniaxial tensile tests, cylindrical cup tests and the split ring tests. The main goal is to propose solutions to improve the robustness of the sheet metal forming process. Warm forming proves to be an effective solution for improving formability, reducing the springback and variability caused by natural aging. However, high forming speeds and fast heating are necessary to prevent precipitation hardening during forming operations.; Les alliages d’aluminium, présentant un rapport résistance-poids élevé, sont capables de répondre aux exigences de réduction de masse et d’augmentation de sécurité dans la construction de nouveaux véhicules. Cependant, lors des opérations d’emboutissage, ces alliages présentent une plus faible formabilité et un retour élastique plus élevé que les aciers traditionnellement utilisés. L’emboutissage à température moyenne (qualifiée de tiède) apparaît comme une solution très intéressante pour résoudre ces problèmes. Néanmoins, l’emboutissage pour les alliages d'aluminium de la série 6000, reste toujours un défi car la gamme de température utilisée est proche de celle utilisée lors des traitements thermiques de ces alliages. Ainsi l’augmentation de la température peut entraîner un durcissement par précipitation. En outre, ces alliages sont susceptibles de vieillir naturellement. Tous ces changements doivent être prédits pour éviter des variations dans le process de production. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce travail a été d'analyser les conditions d’emboutissage à tiède de deux alliages d’Al-Mg-Si (l'EN AW 6016-T4 et l'EN AW 6061-T6), afin de d’améliorer la robustesse des opérations d’emboutissage. Des essais de traction et des essais d’emboutissage de godets cylindriques en température ainsi que des mesures de retour élastique (essai dit de Demeri) ont été effectués. Plusieurs paramètres comme le vieillissement naturel, la durée de chauffe et la vitesse d’emboutissage ont été étudiés afin de proposer des solutions permettant d’améliorer la robustesse des opérations d’emboutissage. L’emboutissage à tiède se révèle être une solution efficace pour améliorer la formabilité, réduire le retour élastique et la variabilité causée par le vieillissement naturel. Cependant, utiliser des vitesses d’emboutissage élevées et une chauffe rapide sont nécessaire pour éviter le durcissement par précipitation pendant l’emboutissage.

The thesis is part of ECOCIS project (Eco-composite for insulation). This project involves the design, development and validation of the performance of a polypropylene-based composite reinforced with wood fibers (also known as wood-plastic) for use in cladding plate from the outside. This new material is part of the valuation issue of wood resources in the form of prepared materials.It focuses on the use of wood flour from waste from sawmills for reinforcing a thermoplastic matrix of polypropylene (PP) recycled. The first advantage of this composite is that it is environmentally friendly because recyclable polypropylene and wood fibers are biodegradable and derived from a renewable resource. Moreover, the combination of wood fiber and PP gives rise to a material with much better properties than the original components.An experimental companion was organized, focusing on the characterization tests of traction material, bending, Charpy impact. Additional measurements of thermal expansion and artificial aging are also considered. These tests will help determine the behavior law of the material and to understand the evolution of its properties with different parameters. Once the properties of the material have been validated, the next step is to put this material by converting it into value for cladding plates for outdoor use. A characterization of the plates in bending, impact and wind resistance was performed to validate the potential use of this cladding material from the outside, La thèse s'inscrit dans le cadre du projet ECOCIS (Eco-composite pour l'Isolation). Ce projet vise la conception, le développement et la validation des performances d'un composite à base de polypropylène renforcé avec des fibres de bois (également appelé bois-plastique) pour utilisation en plaque de bardage par l'extérieur. Ce nouveau matériau s'inscrit dans la problématique de valorisation de la ressource bois sous forme de matériaux élaborés.On s'intéresse plus particulièrement à l'utilisation de la farine de bois issue des déchets des scieries pour le renforcement d'une matrice thermoplastique en polypropylène (PP) recyclé. Le premier avantage de ce composite est qu'il est écologique vu que le polypropylène est recyclable et les fibres de bois sont biodégradable et dérivent d'une ressource renouvelable. De plus, l'association des fibres de bois et de PP donne naissance à un matériau qui présente des propriétés bien meilleures que les composants initiaux.Une compagne expérimentale a été organisée, qui se concentre sur les essais de caractérisation du matériau en traction, en flexion, au choc Charpy. Des mesures complémentaires de dilatation thermique et de vieillissement artificiel sont également considérées. Ces essais vont permettre de déterminer la loi de comportement du matériau et de comprendre l'évolution de ses propriétés avec les différents paramètres. Une fois les propriétés du matériau ont été validées, l'étape suivante consiste à mettre ce matériau en valeur en le transformant à des plaques de bardages pour une utilisation à l'extérieur. Une caractérisation des plaques en flexion, au choc et à la résistance au vent a été réalisée afin de valider la possibilité d'utilisation de ce matériau en bardage par l'extérieur

The study aims at determining the damage extend of parchment in the presence of iron-gall inks under artificial ageing conditions. Samples of parchment from goat skin were marked with two different iron-gall inks prepared according to simple traditional recipes, both containing iron sulfate and Gallic acid, while one of them additionally contained gum. The samples were then subjected to artificial ageing at 80oC in the presence of humidity (RH=80%). For a reliable evaluation of results, reference samples of neighboring parchment areas (no ink, identical ageing conditions) were analyzed in parallel with SEM-EDAX, FTIR and MHT thermal analysis. L'étude vise à évaluer la progression des dommages de l'encre ferro-gallique sur le parchemin, pendant un vieillissement artificiel. Des échantillons de parchemin sur peau de chèvre ont été marqués avec deux encres ferro-galliques de préparation traditionnelle, les deux contenant du sulfate de fer et de l'acide gallique; une des deux contenait en outre de la gomme. Les échantillons ont ensuite été vieillis à 80° avec un RH de 80°. Pour une meilleure évaluation des résultats, des échantillons ont été analysé par SEM-EDAX, FTIR et MHT.

Pigments colour can sometimes evolve, unexpectedly, from the painter's or curator's point of view. The most common degradation of red mercury sulfide (α-HgS), used in a cinnabar natural form or in a vermilion synthetic form, is turning into black or silver-gray. This phenomenon is rather capricious and does not happen systematically. Since Antiquity, cinnabar was often used in paintings, even if it was known to suffer from degradation under the influence of sunlight and humidity. Analyses of original works of art presenting mercury sulfide in their pictorial layers allowed identifying different degradation compounds, such as calomel (Hg2Cl2) and different polymorphous phases of Hg3S2Cl2. Furthermore, artificial ageing experiments were used to reproduce the formation of some of these products on model samples and confirm light and chlorine as two necessary parameters to induce the presence of these alteration products. Pourbaix diagrams and simulations obtained from thermodynamics calculation appeared to be consistent with the evolution of the composition of α-HgS model samples during artificial ageing experiments. The chemical characterization of the alteration products was rather challenging mainly because of the micrometric size of the alteration (multi-)layers. Beyond the different analytical techniques available, synchrotron-based micro X-ray diffraction, micro X-ray fluorescence and micro X-ray absorption spectroscopy proved to be very helpful for the identification and localization of both original and altered compounds. These researches confirmed preliminary hypothesis on factors influencing the alteration of mercury sulfide and explain the conditions in which these degradations occur in order to avoid them in the future.; La couleur des pigments peut parfois évoluer, de façon imprévisible, du point de vue du peintre ou du conservateur. La dégradation la plus commune du sulfure de mercure rouge (α-HgS), utilisé dans sa forme naturelle du cinabre ou synthétique du vermillon, est la coloration en noir ou gris-argenté. Ce phénomène n'apparait pas systématiquement. Depuis l'Antiquité, le cinabre était souvent utilisé dans les peintures, même s'il était connu pour se dégrader sous l'influence de l'irradiation solaire et de l'humidité. Les analyses réalisées sur des œuvres originales contenant du sulfure de mercure ont permis l'identification de différents composés de dégradation, comme le calomel (Hg2Cl2)et différentes phases polymorphes de α-Hg3S2Cl2. De plus, des expériences de vieillissements artificiels ont permis de reproduire la formation de calomel et de corderoite à partir d'échantillons modèles de HgS et confirmer que la lumière et le chlore sont deux paramètres essentiels pour former les différents produits d'altération. Les diagrammes de Pourbaix ainsi que les simulations obtenus à partir de calculs thermodynamiques ont semblé corroborer l'évolution de la composition des échantillons modèles de α-HgS observée lors des expériences de vieillissement artificiel. La caractérisation chimique de ces produits d'altération est assez difficile notamment à cause de la taille micrométrique des (multi-)couches d'altération. Au-delà des différentes techniques analytiques disponibles, la micro-diffraction X, la micro-fluorescence X et la micro-spectroscopie d'absorption X avec source synchrotron ont récemment prouvé leur intérêt dans l'identification et la localisation des composants à la fois originaux et altérés. Ces recherches ont confirmé les hypothèses préliminaires sur les facteurs influençant l'altération du sulfure de mercure et indiquent les conditions dans lesquelles ces dégradations se réalisent dans le but de les éviter dans le futur.

Dans le domaine de la conservation-restauration de peintures de chevalet, l’intervention des retouches est un acte critique durant lequel un phénomène de métamérisme peut facilement apparaître dans les tonalités bleues. Cet article propose une alternative au problème. En effet, après avoir étudié l’ensemble des pigments bleus utilisés lors de l’exécution des retouches, il ressort que certains pigments diminueraient le risque de créer ce phénomène de métamérisme. Cette hypothèse se fonde sur les similitudes spectrales des différents pigments bleus utilisés au cours de l’histoire de la peinture. In the field of the conservation-restoration of paintings, the retouching intervention is a critical act during which a metamerism phenomenon can easily be created in the blue hues. This research suggests an alternative to this problem. Indeed, it is possible to find some current pigments which have a similar spectral composition to traditional pigments usually used by the ancient painters and so, this option would reduce the risk of creating a metamerism.

Dans le domaine de la conservation-restauration de peintures de chevalet, l’intervention des retouches est un acte critique durant lequel un phénomène de métamérisme peut facilement apparaître dans les tonalités bleues. Cet article propose une alternative au problème. En effet, après avoir étudié l’ensemble des pigments bleus utilisés lors de l’exécution des retouches, il ressort que certains pigments diminueraient le risque de créer ce phénomène de métamérisme. Cette hypothèse se fonde sur les similitudes spectrales des différents pigments bleus utilisés au cours de l’histoire de la peinture.In the field of the conservation-restoration of paintings, the retouching intervention is a critical act during which a metamerism phenomenon can easily be created in the blue hues. This research suggests an alternative to this problem. Indeed, it is possible to find some current pigments which have a similar spectral composition to traditional pigments usually used by the ancient painters and so, this option would reduce the risk of creating a metamerism.

Lead-containing pigments (red lead, white lead), widely employed in paintings since Antiquity, are liable to undergo transformations which lead to discolorations of the pictorial layer (blackening, whitening, greening). The conditions of appearing of the alteration phases are studied through artificial ageing tests of raw pigments and experimental paintings. The tests reveal both the decomposition of white lead in the presence of lime and the transformation of minium into black plattnerite b-PbO2 in dilute acidic environment. The characterization of red lead micro-samples taken from an experimental wall painting after a 25-years natural ageing period reveal that blackening is linked to the formation of plattnerite through a probable mechanism of disproportionnation of Pb3O4 in acidic environment. The whitening is cause by the re-crystallization of divalent lead into both cerusite (PbCO3) and anglesite (PbSO4), produced by the absorption of gaseous pollutants (CO2, SO2).; Les pigments au plomb (minium, céruse), couramment employés en peinture depuis l'Antiquité, sont connus pour subir des transformations entraînant des décolorations de la couche picturale (noircissement, blanchissement, verdissement). Les conditions de stabilité des pigments sont étudiées par des essais de vieillissement artificiels de pigments bruts et d'éprouvettes peintes. Ceux-ci montrent la décomposition de l'hydrocérusite en présence de chaux ainsi que la transformation de Pb3O4 en plattnérite (b-PbO2) en milieu acide dilué. La caractérisation d'échantillons de minium prélevés sur un peinture murale expérimentale après 25 ans de vieillissement naturel révèle que le noircissement du minium est lié à la formation de plattnérite par un mécanisme possible de disproportionnation de Pb3O4 en milieu acide. Leblanchissement est dû à la recristallisation du plomb divalent sous forme de cérusite (PbCO3) et d'anglésite (PbSO4), causée par l'absorption de polluants gazeux (CO2, SO2).

Lead-containing pigments (red lead, white lead), widely employed in paintings since Antiquity, are liable to undergo transformations which lead to discolorations of the pictorial layer (blackening, whitening, greening). The conditions of appearing of the alteration phases are studied through artificial ageing tests of raw pigments and experimental paintings. The tests reveal both the decomposition of white lead in the presence of lime and the transformation of minium into black plattnerite b-PbO2 in dilute acidic environment. The characterization of red lead micro-samples taken from an experimental wall painting after a 25-years natural ageing period reveal that blackening is linked to the formation of plattnerite through a probable mechanism of disproportionnation of Pb3O4 in acidic environment. The whitening is cause by the re-crystallization of divalent lead into both cerusite (PbCO3) and anglesite (PbSO4), produced by the absorption of gaseous pollutants (CO2, SO2).; Les pigments au plomb (minium, céruse), couramment employés en peinture depuis l'Antiquité, sont connus pour subir des transformations entraînant des décolorations de la couche picturale (noircissement, blanchissement, verdissement). Les conditions de stabilité des pigments sont étudiées par des essais de vieillissement artificiels de pigments bruts et d'éprouvettes peintes. Ceux-ci montrent la décomposition de l'hydrocérusite en présence de chaux ainsi que la transformation de Pb3O4 en plattnérite (b-PbO2) en milieu acide dilué. La caractérisation d'échantillons de minium prélevés sur un peinture murale expérimentale après 25 ans de vieillissement naturel révèle que le noircissement du minium est lié à la formation de plattnérite par un mécanisme possible de disproportionnation de Pb3O4 en milieu acide. Leblanchissement est dû à la recristallisation du plomb divalent sous forme de cérusite (PbCO3) et d'anglésite (PbSO4), causée par l'absorption de polluants gazeux (CO2, SO2).