ETUDE METALLURGIQUE D'UN NOUVEL ALLIAGE DE TITANE -METASTABLE PDF Download
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Author: FREDERIC.. PRIMA Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 226
Book Description
LES TRAVAUX EFFECTUES CONCERNENT UN NOUVEL ALLIAGE INDUSTRIEL DE TYPE , LE TI-6,8MO-4,5FE-1,5AL, DESTINE AUX APPLICATIONS MECANIQUES EN RAISON DE SON COUT PARTICULIEREMENT BAS POUR UN ALLIAGE DE TITANE. NOUS AVONS D'ABORD CARACTERISE LES DIFFERENTS DOMAINES D'APPARITION DES PHASES ET DANS LE TI-6,8MO-4,5FE-1,5AL AFIN DE PERMETTRE D'ACCEDER A UNE COMPREHENSION ACCRUE DES DIFFERENTES ETAPES DE LA DECOMPOSITION DE LA PHASE METASTABLE. PUIS NOTRE ETUDE DEVELOPPE LES MECANISMES DE PRECIPITATION DES PHASES FORMANT DES NANOSTRUCTURES AU COURS DES PREMIERS STADES DE TRAITEMENT THERMIQUE. NOUS MONTRONS ENSUITE QUE LES MECANISMES IMPLIQUES AU COURS D'UN RETOUR A L'EQUILIBRE DES ALLIAGES PEUVENT ETRE TRES DIFFERENTS SELON LE DOMAINE DE TEMPERATURE CONSIDERE. UNE ATTENTION PARTICULIERE EST DONNEE AUX MORPHOLOGIES DES MICROSTRUCTURES FORMEES SELON LA TEMPERATURE DE TRAITEMENT THERMIQUE ET UNE ETUDE SPECIFIQUE MONTRE L'INTERET QUE PEUT PRESENTER LA PHASE ISOTHERME DANS LA MAITRISE DES MICROSTRUCTURES FINALES. ENFIN, DANS UNE DERNIERE PARTIE, L'INFLUENCE DE L'ETAT MICROSTRUCTURAL SUR LES PROPRIETES MECANIQUES A ETE EXAMINE A PARTIR D'UNE ETUDE DES MODES DE DEFORMATION PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE, EBSD ET MESURE DES TEXTURES GLOBALES DE DEFORMATION. NOUS AVONS EN PARTICULIER MONTRE L'IMPORTANCE DE LA PHASE SUR LA DEFORMATION PLASTIQUE AINSI QUE SUR LES PHENOMENES DE RECRISTALLISATION ET DE SELECTION DES VARIANTES DE LA PHASE APRES TRAITEMENT THERMIQUE.
Author: FREDERIC.. PRIMA Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 226
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LES TRAVAUX EFFECTUES CONCERNENT UN NOUVEL ALLIAGE INDUSTRIEL DE TYPE , LE TI-6,8MO-4,5FE-1,5AL, DESTINE AUX APPLICATIONS MECANIQUES EN RAISON DE SON COUT PARTICULIEREMENT BAS POUR UN ALLIAGE DE TITANE. NOUS AVONS D'ABORD CARACTERISE LES DIFFERENTS DOMAINES D'APPARITION DES PHASES ET DANS LE TI-6,8MO-4,5FE-1,5AL AFIN DE PERMETTRE D'ACCEDER A UNE COMPREHENSION ACCRUE DES DIFFERENTES ETAPES DE LA DECOMPOSITION DE LA PHASE METASTABLE. PUIS NOTRE ETUDE DEVELOPPE LES MECANISMES DE PRECIPITATION DES PHASES FORMANT DES NANOSTRUCTURES AU COURS DES PREMIERS STADES DE TRAITEMENT THERMIQUE. NOUS MONTRONS ENSUITE QUE LES MECANISMES IMPLIQUES AU COURS D'UN RETOUR A L'EQUILIBRE DES ALLIAGES PEUVENT ETRE TRES DIFFERENTS SELON LE DOMAINE DE TEMPERATURE CONSIDERE. UNE ATTENTION PARTICULIERE EST DONNEE AUX MORPHOLOGIES DES MICROSTRUCTURES FORMEES SELON LA TEMPERATURE DE TRAITEMENT THERMIQUE ET UNE ETUDE SPECIFIQUE MONTRE L'INTERET QUE PEUT PRESENTER LA PHASE ISOTHERME DANS LA MAITRISE DES MICROSTRUCTURES FINALES. ENFIN, DANS UNE DERNIERE PARTIE, L'INFLUENCE DE L'ETAT MICROSTRUCTURAL SUR LES PROPRIETES MECANIQUES A ETE EXAMINE A PARTIR D'UNE ETUDE DES MODES DE DEFORMATION PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE, EBSD ET MESURE DES TEXTURES GLOBALES DE DEFORMATION. NOUS AVONS EN PARTICULIER MONTRE L'IMPORTANCE DE LA PHASE SUR LA DEFORMATION PLASTIQUE AINSI QUE SUR LES PHENOMENES DE RECRISTALLISATION ET DE SELECTION DES VARIANTES DE LA PHASE APRES TRAITEMENT THERMIQUE.
Author: Vincent Caignard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 132
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De nos jours. l' implantologie fait partie intégrante des thérapeutiques prothétiques courantes. Le titane, et plus précisément le TA6V4 est le matériau le plus utilisé pour les implants. Cet alliage de titane présente des propriétés mécaniques compatibles avec le cahier des charges de l'implantologie. néanmoins des études remettent en question la biocompatibilité des produits de sa dégradation par corrosion. La recherche en métallurgie. se tourne actuellement vers des alliages de titane de substitution dont les éléments sont individuellement biocompatibles. et plus particulièrement vers les alliages Bmétastables. Afin de vérifier le comportement électrochimique de deux alliages Bmétastables (Bio5 et BIII comparativement au TA6V et au Titane pur. nous avons effectué des tests de Potentiel libre, de polarisation anodique et cathodique dans deux solutions artificielles (HANK et RINGER) simulant les fluides biologiques en contact avec la pièce implantaire. Le Bio5 présente à la fin de nos expérimentations de très bonnes propriétés électrochimiques comparativement aux alliages de référence et au BIII. Dans l'optique de vérifier si le traitement thermique entraîne des modifications du comportement électrochimique du Bio5 en même temps que les propriétés mécaniques, nous axons réalisé un traitement thermique sur cet alliage puis analysé son comportement dans les mêmes conditions que précédemment. En conclusion de cette étude, certains alliages Bmétastables présentent de bonnes propriétés électrochimiques. et le traitement thermique améliore aussi globalement ces propriétés.
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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ELABORATION ET L'ETUDE DES TRANSFORMATIONS MICROSTRUCTURALES D'ALLIAGES DE TITANE BETA-METASTABLES DESTINES A ETRE IMPLANTES DANS LE CORPS HUMAIN. LES ALLIAGES ONT POUR COMPOSITION EN POURCENTAGE PONDERAL : TI - 5%TA - 5%MO - 2.2%FE ET TI - 5% TA - 6.5% MO - 2.7% FE. LA PREMIERE PARTIE DE CETTE ETUDE PORTE SUR L'INTERDIFFUSION DANS LE SYSTEME BINAIRE TITANE - MOLYBDENE ENTRE 1250 ET 1800C. LE COEFFICIENT D'INTERDIFFUSION DEPEND FORTEMENT DE LA COMPOSITION : IL EST ELEVE POUR LES FAIBLES TENEURS EN MOLYBDENE ET DECROIT QUAND LA COMPOSITION EN MOLYBDENE AUGMENTE. LA DIFFUSION NE PRESENTE PAS DE CARACTERE ANORMAL, ET ELLE S'ACCOMPAGNE D'UN EFFET KIRKENDALL IMPORTANT. LA SECONDE PARTIE DE CE TRAVAIL CONSISTE EN L'ETUDE DE L'EVOLUTION MICROSTRUCTURALE DES ALLIAGES ELABORES, LAMINES A FROID DANS LE DOMAINE BETA. NOUS AVONS EXPLORE 2 TYPES DE RECUITS : UN RECUIT EN CONTINU JUSQU'AU DOMAINE BETA AU COURS DUQUEL NOUS SUIVONS LA REGISTIVITE ELECTRIQUE ET DES RECUITS ISOCHRONES DE 2H, DE 200 A 800C. LES TECHNIQUES UTILISEES SONT : LA DIFFRACTION DES RAYONS X, NOTAMMENT L'ETUDE DE LA TEXTURE DE LA PHASE BETA, LA MICRODURETE, LA MESURE DE LA RESISTIVITE ELECTRIQUE A FROID. NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE TOUT D'ABORD LA PRECIPITATION DE LA PHASE OMEGA ISOTHERME DE 200 A 400C, PUIS LA PRECIPITATION DE LA PHASE ALPHA AUTOUR DE 400C. LA PHASE BETA, AU DEPART LARGEMENT ECROUIE, ORIENTEE SELON 1111-10, EST EN GRANDE PARTIE RESTAUREE A 500C. LA RECRISTALLISATION FAVORISE L'ORIENTATION 1001-10 ET N'APPARAIT PAS AVANT LA TEMPERATURE DU TRANSUS BETA.
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CE TRAVAIL PORTE SUR UNE NOUVELLE FAMILLE D'ALLIAGES DE TITANE DANS L'OBJECTIF D'APPLICATIONS BIOMEDICALES. CES ALLIAGES SONT BASES SUR LE SYSTEME TERNAIRE TI-MO-TA, LA TANTALE AMELIORANT LA RESISTANCE A LA CORROSION ET LE MOLYBDENE LES PROPRIETES MECANIQUES (ABAISSEMENT DE E). LA PRINCIPALE FAIBLESSE DES PROTHESES BASE TITANE DEMEURANT LA RESISTANCE A L'USURE, L'EFFET DE L'OXYGENE COMME FACTEUR DURCISSANT A ETE PRESSENTI. DANS LE BUT DE MAITRISER LA MISE EN EQUILIBRE DES ALLIAGES, NOUS PROPOSONS UNE ETUDE DE LA DIFFUSION DANS LA SOLUTION SOLIDE TI-MO-TA (MO-TA ET TI-MO-TA). LA DIFFUSION MO-TA PROCEDE D'UN MECANISME LACUNAIRE ET CONDUIT A DES COEFFICIENTS DE DIFFUSION, DETERMINES PAR LA METHODE DE DEN BROEDER ENTRE 1500 ET 1900\C, COMPRIS ENTRE 10 1 1 ET 10 1 3 CM 2/S. L'ETUDE DE LA DIFFUSION TERNAIRE TI-MO-TA, A L'AIDE DE LA METHODE DE BOLTZMANN-MATANO GENERALISEE, A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'ANALOGIE DES MOBILITES DU TA ET DU MO DANS LE TI. CETTE DERNIERE CARACTERISTIQUE PERMET DE PROPOSER UNE NOUVELLE METHODE DE RESOLUTION DES PROBLEMES DE DIFFUSION TERNAIRE. CELLE-CI, EN CONSIDERANT UN PSEUDOELEMENT X DE COMPOSITION MO M-TA N, CONDUIT A LA DETERMINATION DES PARAMETRES DE DIFFUSION A DIFFERENTES COMPOSITIONS X AINSI QU'A DIFFERENTES TEMPERATURES (1200-1600\C). AU REGARD DES ETUDES PRECEDENTES, L'ALLIAGE TMT (TI-5MO-5TA) A ETE CARACTERISE DU POINT DE VUE MICROSTRUCTURAL ET A SERVI DE CIBLE POUR L'APPLICATION DE L'OXYDATION THERMIQUE COMME METHODE DE DURCISSEMENT, CETTE DERNIERE ETANT ETUDIEE SOUS L'ASPECT CINETIQUE (ATG) ET MICROSTRUCTURAL (DRX, TEXTURES, HV). LES CINETIQUES SONT FORTEMENT INFLUENCEES PAR LES ELEMENTS D'ADDITION QUI STABILISENT LA PHASE ET RALENTISSENT LA DISSOLUTION DE L'OXYGENE EN PHASE EN RAISON
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L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST D'ANALYSER LES MECANISMES DE DEFORMATION D'UN ALLIAGE TI-20% MASSIQUE DE VANADIUM, A L'ETAT TREMPE. LES GRAINS EQUIAXES CONTIENNENT DES PETITS PRECIPITES COHERENT DE PHASE #A ATHERMIQUE, PRODUITS LORS DE LA TREMPE A L'EAU. AFIN D'EXAMINER SA SENSIBILITE A LA VITESSE DE DEFORMATION, L'ALLIAGE A ETE TESTE SOUS SOLLICITATION STATIQUE ( 10#-#3S#-#1) ET DYNAMIQUE ( 10#3S#-#1), AU MOYEN D'UN DISPOSITIF DE BARRES D'HOPKINSON. LES CHANGEMENTS DE MICROSTRUCTURE, APRES DEFORMATION DYNAMIQUE SONT ANALYSES ET COMPARES A CEUX OBSERVES APRES DEFORMATION STATIQUE. LE MACLAGE 332113 A ETE IDENTIFIE EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE PAR TRANSMISSION ET EN DIFFRACTION DES ELECTRONS RETRODIFFUSES, A PARTIR D'ECHANTILLONS DEFORMES EN CONDITIONS STATIQUE ET DYNAMIQUE, EN TRACTION ET EN COMPRESSION. CE SYSTEME DE MACLAGE INHABITUEL EST LIE A L'INSTABILITE DE LA PHASE , ET A SA CAPACITE A SE TRANSFORMER EN PHASE . LA PHASE EST UNE PHASE METASTABLE, QUI PEUT ETRE PRODUITE LORSQUE L'ALLIAGE CONTIENT ASSEZ D'ELEMENTS STABILISATEURS . EN CONCOMITANCE AVEC LE MACLAGE 332113, L'ACCOLEMENT DES PLANS 111# SUIVANT LA DIRECTION 111# CORRESPONDANTE, QUI EST AUSSI L'ELEMENT #2 DE LA MACLE ACTIVEE, INDUIT DANS LA MACLE UNE VARIANTE #S PREFERENTIELLE. UN MACLAGE SECONDAIRE 332113 APPARAIT DANS LES MACLES PRIMAIRES, A PARTIR DE DEFORMATIONS PLASTIQUES SUPERIEURES A 3%. CE MACLAGE SECONDAIRE AUGMENTE L'EFFICACITE DU SYSTEME 332113. CEPENDANT, MEME SI AUCUNE BANDE DE GLISSEMENT A ETE OBSERVEE EN MICROSCOPIE OPTIQUE, DU GLISSEMENT SEMBLE APPARAITRE, PLUS PARTICULIEREMENT DANS LES PREMIERS STADES DE LA DEFORMATION PLASTIQUE, CORRESPONDANT AU PETIT PLATEAU OBSERVE SUR LA COURBE CONTRAINTE/DEFORMATION PLASTIQUE VRAIE, JUSQU'A ENVIRON 1%. LES DISLOCATIONS ANALYSEES ONT UN CARACTERE PUREMENT VIS, AVEC UNE ORIENTATION 111. QUELQUES BOUCLES DE DISLOCATION REVELENT UN DEMACLAGE PARTIEL DES MACLES 332113, PROBABLEMENT LORS DE LA DECHARGE DE L'EPROUVETTE. LES MECANISMES DE DEFORMATION DE CET ALLIAGE METASTABLE, GOUVERNES PAR LE MACLAGE CONDUISENT UNE LIMITE D'ELASTICITE FAIBLE, UN TAUX DE CONSOLIDATION ELEVE ET UN ALLONGEMENT A RUPTURE IMPORTANT
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L’alliage de titane Ti555-3, qui commence à être utilisé dans le domaine aéronautique,soulève des di fficultés spécifi ques en usinage. Cette étude propose d’ analyser l’ usinabilité de cetalliage et de la comparer à un alliage de référence, le Ti-6Al-4V. Trois aspects ont été explorés. Desessais de coupe orthogonale instrumentés ont été réalisés avec examen de la morphologie des copeaux. Cette étude a permis d’entrevoi r l’influence de différents paramètres de coupe sur les conditions d’ usinage sur l’usinabilité du Ti555-3. Ainsi l’évol ution des efforts de coupe, des températures dans la zone de coupe, la modification de la morphologie du copeau et les évolutions des contraintes résiduelles ont pu être mis en évidence. Des essais de comportement en cisaillement rapi de ont permis de reproduire les observations faites sur l’ usinage et de proposer l’identificati on de la loi de Johnson-Cook des matériaux que nous avons ensuite utilisés dans des simulations de formation de copeaux. Une étude sur l’usinage assisté jet d’eau haute pression (UAJE HP) a été menée à di fférentes vitesses de coupe et d’ avance, avec assistance haute pression et à sec. Les copeaux obtenus ont été examinés géométriquement. Les contraintes résiduelles du matériau généré par l’UAJE HP ont ét é étudiées, leurs analyses ont permis de constater que cette technique réduit le ni veau maximal des contraintes résiduelles superficiell es. L’utilisation de l’usinage assisté Laser (UA L) permet d’accroitre de nombreux aspects de l’usinabilité des alli ages de titane. Cette étude a permis de montrer une i nfl uenc e très signi ficati ve du l a puissance laser sur les efforts de coupe et sur l’intégrité de surface des pièces usinées.
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LES EVOLUTIONS STRUCTURALES METALLURGIQUES DES ALLIAGES / TI6A14 V ET BETA METASTABLE BETA-CEZ AU COURS DE TRAITEMENTS THERMIQUES ONT ETE ETUDIEES EXPERIMENTALEMENT EN UTILISANT LES TECHNIQUES DE TREMPE, D'OBSERVATIONS METALLORGRAPHIQUES, DE RESISTIVIMETRIE ET DE DIFFRACTION DES RAYONS X. UNE METHODE DE RESISTIVIMETRIE ELECTRIQUE INFORMATISEE A ETE MISE AU POINT AU LABORATOIRE. ELLE FOURNIT LE RAPPORT DE LA RESISTANCE ELECTRIQUE DE L'ECHANTILLON DANS UNE SITUATION DONNEE A CELLE DU MEME ECHANTILLON DANS UN ETAT DE REFERENCE. ON S'AFFRANCHIT AINSI DU FACTEUR DE FORME. DANS LE CAS DU TI6A14V UNE EXPLICATION DE LA FORME DES COURBES DE RESISTIVITE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE EST DONNEE. L'ETUDE DE L'EVOLUTION DE LA PHASE M, MAINTENUE PAR TREMPE DEPUIS LE DOMAINE + A ETE EFFECTUEE. CE TRAVAIL S'EST APPUYE SUR DES RESULTATS DE DSC. LE TI-5AL-2SN-4ZR-4MO-2CR-1FE OU ENCORE CEZ, QUI PEUT ETRE OBTENU A L'ETAT CUBIQUE CENTRE, PAR TREMPE DEPUIS LES HAUTES TEMPERATURES, A ETE ETUDIE EN CYCLAGE THERMIQUE A PARTIR DE DEUX ETATS INITIAUX: ETAT TREMPE ET ETAT LAMINE A FROID A PARTIR DU TREMPE. NOUS METTONS EN EVIDENCE LA RECRISTALLISATION ET L'EVOLUTION DE LA PHASE OMEGA METASTABLE. DES EXPERIENCES DE DSC COMPLETENT LE TRAVAIL
Author: Maxime Berthaud Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 153
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L'utilisation des alliages de titane dans de nombreuses applications (transport, énergie, chimie,...) permet des gains de masse importants en tirant profit du rapport propriétés mécaniques/masse volumique qui est avantageux pour ce type de matériaux. L'utilisation de ces alliages dans des environnements à hautes températures (T>500°C) nécessite de se préoccuper de leur comportement et de comprendre les mécanismes de dégradation dans ces conditions sévères. Certains facteurs peuvent influencer le comportement des alliages de titane en oxydation, comme l'application de cycles de chauffage/refroidissement, la présence de vapeur d'eau ou la présence de sels, selon les conditions d'utilisation.Ce travail de thèse s'est attaché à comprendre les mécanismes d'oxydation d'un alliage de titane utilisé dans l'aéronautique : l'alliage Ti6242S. Il a été étudié à 560°C sous air, sous air humide et en présence de dépôts solides de sel(s) de type NaCl et/ou Na2SO4. Pour cela, des oxydations de longues durées avec et sans dépôts solides de sels ont été réalisées. Les résultats obtenus montrent que la présence de NaCl provoque une dégradation importante du comportement en oxydation des échantillons. La dissolution d'oxygène dans le métal observée sous air ne se produit plus en présence de dépôts de sels. En revanche, une oxydation interne de l'alliage a lieu et des fissures apparaissent dans la profondeur du substrat métallique. La dégradation du matériau est attribuée à la présence de dichlore et à la formation de chlorures métalliques volatiles. Un mécanisme réactionnel a été proposé afin d'expliquer l'effet néfaste des dépôts de NaCl. L'effet d'un dépôt de sels mixte NaCl/Na2SO4 sur l'oxydation de l'alliage Ti6242S est cependant moins marqué.L'évolution des propriétés mécaniques de l'alliage Ti6242S a également été étudiée après oxydation. Une simple oxydation de 100 h sous air provoque une diminution importante de la ductilité du matériau à cause de la zone de dissolution d'oxygène formée pendant l'oxydation. En présence d'un dépôt de NaCl et après 100h d'oxydation à 560°C, la perte de ductilité est encore plus importante et la rupture de l'éprouvette intervient dès la fin du domaine élastique. Dans ces conditions, la pièce perd une partie de sa section porteuse et la limite élastique et le module élastique du matériau restant sont fortement impactés. La présence d'un dépôt mixte NaCl/Na2SO4 pendant l'oxydation a un effet moins marqué sur les propriétés mécaniques du matériau, en accord avec la plus faible réactivité de l'alliage Ti6242S avec ce type de dépôt. Les mécanismes inhérents au changement de propriétés mécaniques sont expliqués dans le travail de thèse.
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Le présent travail concerne l'étude de l'usinage de l'alliage de titane Ti-6Al-4V, matériau très apprécié par les industries aéronautique, biomédicale et de l'énergie. Les qualités des alliages de titane sont nombreuses : haute résistance aux températures élevées et à la corrosion, haute résistance mécanique, biocompatibilité, etc. Cependant, certaines propriétés physiques de ces matériaux, comme leur faible conductivité thermique, conduisent à des difficultés lors de leur mise en forme par usinage. Des études ont été et sont toujours conduites afin de comprendre le comportement de ces matériaux lors de leur mise en forme. Peu de travaux portent sur la prise en compte de la microstructure dans le comportement des alliages de titane lors du procédé d'usinage. Cette dimension constitue l'une des originalités de ce travail de thèse. Les phénomènes microstructuraux sont caractérisés à travers une étude expérimentale en coupe orthogonale de l'alliage Ti-6Al-4V. Les efforts, la température, la morphologie des copeaux et la microstructure sont analysés et interprétés. Une étude numérique du processus de coupe par simulation éléments finis est employée pour comprendre le rôle de l'endommagement et de la recristallisation. A partir des conclusions de ces différentes études, la construction d'un nouveau modèle de comportement est proposée. Ce modèle est appliqué à une modélisation élément fini pour différentes conditions de coupe afin d'étudier l'influence des paramètres d'usinage. Le modèle est validé par comparaison aux résultats expérimentaux. Il est ensuite exploité afin de proposer une analyse du processus de la coupe et notamment de la formation du copeau.
Author: FREDERIC.. PRIMA
Author: FREDERIC.. PRIMA
Author: Vincent Caignard
Author: ISABELLE.. THIBON
Author: FABIEN.. GUILLEMOT
Author: JEAN-PHILIPPE.. GUIBERT
Author: Tarek Braham Bouchnak
Author: ABDESLAM.. MEKIDECHE
Author: Maxime Berthaud
Author: Dominique Ibrahima Yameogo
Author: Jean-Pierre Bars (auteur d'une thèse de sciences.)