Thèses de Doctorat
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Browsing Thèses de Doctorat by Subject "Bioactivité"
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Item Elaboration et caractérisation d’un alliage TiNiCu pour des applications biomédicales(ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE TECHNOLOGIE ET D’INGENIERIE – ANNABA, 2025-10-30) SADAOUI Zineb; MEDDAH Soumaya (Directeur de Thèse)La bonne résistance à la corrosion, la biocompatibilité et les bonnes propriétés mécaniques font des alliages à base de titane des matériaux de choix pour des applications biomédicales. La présente thèse vise à obtenir des alliages ternaires TiNiX élaboré par la métallurgie des poudres, comme une alternative possible pour des applications orthopédiques. Les alliages TiNiCu élaborés dans le cadre de ce travail de thèse contiennent des teneurs en Cu qui varie de 2 à 6%. Le choix de cette composition a été fait, d’abord pour vérifier l’effet de l’ajout du cuivre sur la formation de la structure et la morphologie des phases et en second lieu la répercutions de cette structure sur les propriétés finales de l’alliage à savoir ; les propriétés mécaniques, tribologique, électrochimique, et de bioactivité. A cet effet, la caractérisation microstructurale des poudres broyées de départ, ainsi que l’évolution microstructurale et la composition chimique des alliages TiNiCu à différentes teneurs en cuivre, ont été déterminée par microscopie électronique à balayage (MEB) couplée à l’EDS. La formation et la croissance des phases ont été suivies par diffraction des rayons X. L’évolution de la morphologie de porosité des échantillons frittés est suivie par microscopie optique. Des mesures de microdureté Vickers ont été effectuées pour apprécier la dureté des alliages frittés. Le coefficient de frottement des alliages TiNiCu, ainsi que le taux d’usure ont été déterminé par glissement à sec à différentes charges. La caractérisation électrochimique dans le milieu physiologique de Hank a été étudiée par des techniques stationnaires (polarisation à circuit ouvert et la polarisation potentiodynamique) et non stationnaires (la spectroscopie d’impédance électrochimique). Les tests de bioactivité, ont été effectués dans la solution SBF après 21 jours d’immersion. Les résultats MEB/EDS et DRX révèlent la formation de trois phases majeures, à savoir : TiNi, Ti₂Ni et TiNi₃ pour tous les échantillons, ainsi que la formation de la phase intermétallique TiNi₀.₈Cu₀.₂ avec l’ajout de cuivre. L’évolution de la morphologie de porosité de la forme interconnectée vers la forme sphérique avec ajout du Cu. Les alliages TiNiCu présentent une amélioration du comportement tribologique comparé à l'alliage TiNi qui se traduit par une grande résistance à l'usure et un faible taux d’usure. Les mécanismes d’usure abrasive et adhésive ont été identifiés comme des mécanismes de dégradation pour tous les alliages TiNiCu, avec prédominance du mécanisme abrasive pour l’alliage TiNi. Les résultats électrochimiques montrent l’effet positif de l’ajout du cuivre sur la résistance à la corrosion. Les alliages TiNiCu ont montré la formation de l'hydroxyapatite dans des conditions de bioactivité in vitro dans la solution de SBF.Item Synthèse et caractérisation électrochimique et tribologique d'un composé nano-structuré à base de titane (Ti-Nb-X) pour applications biomédicales(National Higher School of Technology and Engineering. Annaba, 2025-01-06) DAHMANI Marwa; BENOUDIA Mohamed Cherif (Co-Directeur de Thèse)Notre recherche s'est initialement focalisée sur la synthèse d'un nouvel alliage nanostructuré à base de titane (Ti-Nb-Mo) obtenu par broyage mécanique à haute énergie. Des poudres de Ti, Nb et Mo pures ont été broyées pendant différentes durées (2, 6, 12 et 18 heures), suivies d'une étape de pressage à froid. Les échantillons obtenus sont frittés sous vide ou dans une atmosphère contrôlée. Une étude approfondie est ensuite réalisée pour évaluer l'impact des différentes durées de broyage sur la transformation de phase, la microstructure, les changements de morphologie, ainsi que sur les propriétés optiques, de surface et les performances mécaniques des alliages Ti-Nb-Mo. Cette analyse est menée à l'aide de diverses techniques, notamment la spectroscopie FTIR, la microscopie optique (OM), la microscopie électronique à balayage (SEM) couplée à la spectrométrie dispersive en énergie (EDS), la diffraction des rayons X (XRD), l'analyse UV-VIS, la mesure de la microdureté Vickers, la micro-indentation, ainsi que l'évaluation de la rugosité de surface et de la densité, déterminées respectivement par profilométrie laser et par la méthode d'Archimède. Nous avons ensuite étudié l'évolution des performances tribologiques et des propriétés électrochimiques des échantillons en utilisant un tribomètre CSM sous différentes charges appliquées (2 N, 6 N et 10 N) dans une solution de SBF (9 g/L de NaCl) ainsi qu'un potentiostat. Les mesures de potentiel de circuit ouvert (EOCP), de polarisation potentiodynamique (PD) et de spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) ont été systématiquement réalisées dans trois milieux physiologiques distincts : une solution de NaCl à 9 g/L, un fluide corporel simulé (PBS), et une solution de Hank. De plus, la bioactivité de ces alliages a été évaluée en utilisant des échantillons broyés pendant 2, 6, 12 et 18 heures, tous produits par la méthode de broyage mécanique, en vue de leur application dans des prothèses totales de hanche. Les résultats expérimentaux ont montré que les alliages présentent des propriétés structurelles et mécaniques favorables, en particulier ceux broyés pendant 6, 12 et 18 heures, qui démontrent des caractéristiques mécaniques améliorées, des ratios de pores réduits et une microdureté accrue. En outre, les propriétés électrochimiques des alliages Ti-25Nb-25Mo, influencées par le temps de broyage, indiquent une résistance à la corrosion supérieure attribuée à la formation de fortes concentrations de TiO2, Nb2O5 et MoO3 à la surface de l'alliage, ainsi que tous les alliages testés ont montré la formation d'hydroxyapatite à leur surface, ce qui démontre la bonne bioactivité des spécimens produits. De plus, les études tribologiques révèlent qu'une augmentation du temps de broyage améliore la résistance à l'usure et réduit les coefficients de friction, rendant les alliages Ti-25Nb-25Mo adaptés aux applications biomédicales. Ainsi, les résultats de cette étude montrent que l'alliage Ti-Nb-Mo, avec un module élastique réduit, une meilleure résistance à la corrosion et de meilleures performances tribologiques, constitue un matériau viable pour une utilisation potentielle dans des applications biomédicales.