UE Propriétés électrochimiques et mécaniques / Electrochemical and mechanical properties

Cinétique électrochimique : Application à la corrosion

Introduction générale : coût de la corrosion et enjeux

Partie I : Notions élémentaires et rappels d'électrochimie

I. Quelques définitions
 II. Loi de Nernst
 III. Application loi de Nernst : les diagrammes E-pH
 IV. Règle du gamma : réactions spontanées
 V. Système hors équilibre
   1. Rendement faradique
   2. Courbes intensité - potentiel
   3. Tracé des courbes I=f(E)

Partie II : Cinétique électrochimique : aspects théoriques

I.Transfert de charge pur : Loi de Butler-Volmer
   1.Loi de Butler-Volmer
   2.Les lois limites : droites de Tafel et Résistance de polarisation
   3.Courbes de polarisation en régime pur de transfert
 II.Régime de diffusion pur : Loi de Fick
   1.Expression de la concentration et couche de diffusion
   2.Densité de courant d'échange
   3.Densité de courant limite
   4.Contrôle des conditions hydrodynamiques
 III.Régimes mixtes
   1.Équation i=f
   2.Détermination Rp de l'électrode
 IV.Détermination des paramètres cinétiques
   1.Cas d'un régime de transfert de charge pur
   2.Correction de diffusion : transfert mixte
 V.Électrodes multiples
   1.Processus concurrents et non concurrents
   2.Processus non concurrents-Tension mixte
 VI. Systèmes en fonctionnement
   1.Fonctionnement générateur
   2.Fonctionnement récepteur

Partie III.Corrosion des métaux

I.Thermodynamique de la corrosion
   1.Prévision de la corrosion
   2.Diagrammes de Pourbaix
 II.Cinétique électrochimique de la corrosion
 III.Mécanismes des processus cathodiques
 IV.Mesure de la vitesse de corrosion
   1.Méthode graphique
   2.Perte de masse
   3.Résistance de polarisation au potentiel de corrosion
 V.Les différents types de corrosion
   1.Corrosion uniforme ou généralisée
   2.Corrosion galvanique
   3.Passivation des métaux
   4.Corrosion localisée par piqure
   5.Corrosion par aération différentielle
   6.Corrosion sous contrainte
 VI.Protection contre la corrosion
   1.Traitement de passivation
   2.Revêtement protecteur
   3.Modification du milieu
   4.Inhibiteur de corrosion
   5.Anode sacrificielle et Protection cathodique à courant imposé

Corrosion

General introduction: cost of corrosion and issues

Part I: Basics and reminders of electrochemistry

  I. Some definitions
 II. Nernst's Law
 III. Nernst's Law Application: E-pH Charts
 IV. Gamma Rule: Spontaneous Reactions
 V. Non-equilibrium system
   1. Faradic yield
   2. Curves intensity - potential
   3. Plotting curves I = f (E)

Part II: Electrochemical Kinetics: Theoretical Aspects

I.Transfer of pure charge: Butler-Volmer's law
   1. Butler-Volmer's Law
   2.The limiting laws: Tafel straight lines and Polarization resistance
   3. Polarization curves in pure transfer regime
 II.Pure circulation scheme: Fick's law
   1.Expression of concentration and diffusion layer
   2.Exchange current density
   3. Limit current density
   4.Control of hydrodynamic conditions
 III.Mixed schemes
   1.Equation i = f
   2. Rp determination of the electrode
 IV.Determination of kinetic parameters
   1.Cas of a pure load transfer regime
   2. Diffusion correction: mixed transfer
 V. Multiple electrodes
   1. Competitive and non-competitive processes
   2. Non-Competitive Process-Mixed Voltage
 VI. Systems in operation
   1. Generator operation
   2. Receiver operation

Part III.Corrosion of metals

I.Thermodynamic corrosion
   1.Prevision of corrosion
   2.Diagrams of Pourbaix
 II.Electrochemical kinetics of corrosion
 III.Mechanisms of cathodic processes
 IV.Measurement of corrosion rate
   1.Graphic method
   2. Mass loss
   3.Polarization resistance to corrosion potential
 V.The different types of corrosion
   1. Uniform or generalized corrosion
   2. Galvanic corrosion
   3.Passivation of metals
   4. Localized corrosion by sting
   5. Differential aeration corrosion
   6.Corrosion under stress
 VI.Protection against corrosion
   1.Passivation treatment
   2. Protective clothing
   3.Modification of the environment
   4. Corrosion inhibitor
   5. Sacrificial Anode and Cathodic Current Protection

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Reconnaître les grandes classes de comportement des matériaux à l'état fluide. Savoir choisir un rhéomètre pour caractériser un fluide en fonction des propriétés à mesurer, du type de comportement et de la gamme de sollicitations envisagés. Prise de conscience de l'importance de la rhéologie pour une très large gamme d'applications (du sang au béton en passant par les polymères fondus et en solution)...

1 Les types de sollicitations
    1.1 Élongation
    1.2 Cisaillement
2 Les rhéomètres de cisaillement  
    2.1 Rhéomètres capillaires
    2.2 Rhéomètres rotatifs
3 Phénomènes visqueux :
    3.1 Fluides Newtoniens, rhéofluidifiants, rhéoépaississants.
    3.2 Influence de la pression, de la température
    3.3 Exemples types : solutions, suspensions, polymères à l'état fondu
4 Phénomènes de seuil d'écoulement et de thixotropie
    4.1 Suspensions
    4.2 Polymères chargés
5 Phénomènes viscoélastiques
    5.1 Caractérisation
    5.2 Modélisation (notions)

Recognize the large classes of behaviour of materials in the fluid state. Know how to choose a rheometer to characterize a fluid according to the properties to be measured, the type of behaviour and the range of stresses considered. Awareness of the importance of rheology for a very wide range of applications (from blood to concrete, but also for melted polymers and polymer solutions)...

1 Types of solicitations
   1.1 Elongation
   1.2 Shear
2 Shear rheometers
   2.1 Capillary Rheometers
   2.2 Rotary Rheometers
3 viscous phenomena:
   3.1 Newtonian fluids, shear thinning, shear thickening.
   3.2 Influence of pressure, temperature
   3.3 Typical Examples: solutions, suspensions, polymer melt
4 Phenomena of yield stress and thixotropy
   4.1 Suspensions
   4.2 loaded Polymers
5 Viscoelastic phenomena
   5.1 Characterization
   5.2 Modeling (concepts)

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Applications du cours de Rhéologie. Études de problèmes concrets liés à l'écoulement des matériaux non-newtoniens en utilisant la simulation numérique.

1 Rappels
   1.1 Mécanique des fluides
   1.2 Rhéologie
   1.3 Thermique
2 Méthodes numériques et simulation :
   2.1 Les différentes approches
   2.2 Architecture d'un code de calcul
3 Le code de calcul par volume finis Ansys Fluent
   3.1 Maillage
   3.2 Définition du problème
   3.3 Algorithmes
   3.4 Post-processing
4 Applications : simulation du procédé d'extrusion et de jet d'encre de fluides non newtoniens

Applications of the Rheology course. Studies of practical problems related to the non-Newtonian flow behavior using numerical simulation.

1 Reminders
   1.1 Mechanics of fluids
   1.2 Rheology
2 Numerical methods and simulation:
   2.1 The different approaches
   2.2 Architecture of a calculation software
3 Finite volume software Ansys Fluent
   3.1 Meshing
   3.2 Setting up the problem
   3.3 Algorithms
   3.4 Post-processing
4 Applications: simulating extrusion and inkjet processes of non-Newtonian fluids

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Donner aux étudiants les principales notions de physique et de mécanique des polymères à l'état solide nécessaires à la compréhension de leur comportement en fonction de de la température, de la fréquence de sollicitation et de la charge appliquée.

Introduction
A - Le polymère à l'état solide
  1. Généralités
  2. État vitreux
  3. État cristallin
  4. État caoutchoutique. Élastomères
B - Propriétés thermomécaniques des polymères
  1. Introduction
  2. Viscoélasticité des polymères
  3. Équivalence temps-température
C - Caractérisation des polymères
  1. Test de traction
  2. Résistance aux chocs
  3. Mécanisme de rupture
  4. Propriétés mécaniques dynamiques
  5. Analyse thermique: ATG, DSC, MDSC
  6. Autres caractérisations
D - Mise en œuvre et formulation des polymères
  1. Mise en œuvre
  2. Formulation
E - Points à retenir

To give students the main concepts of physics and mechanics of solid-state polymers necessary to understand their behaviour as a function of temperature, stress frequency and applied load.

Introduction
A - The polymer in the solid state
  1. General information
  2. Glassy state
  3. Crystalline state
  4. Rubber condition. Elastomers
B - Thermomechanical properties of polymers
  1. Introduction
  2. Viscoelasticity of polymers
  3. Time-temperature equivalence
C - Characterization of polymers
  1. Tensile test
  2. Shock resistance
  3. Breaking mechanism
  4. Dynamic mechanical properties
  5. Thermal analysis: ATG, DSC, MDSC
  6. Other characterizations
D - formulation and processing of polymers
  1. Processing
  2. Formulation
E. Main points

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