Etude de l`influence de la contrainte, du champ magnétique et de la

N° ordre 2008-ISAL-0118 Année 2008
Thèse
présentée devant
L’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
pour obtenir
le grade de Docteur
Ecole doctorale : Matériaux de Lyon
Formation doctorale : Génie des Matériaux :
Microstructure, Comportement mécanique, Durabilité
Etude de l’influence de la contrainte, du champ
magnétique et de la température sur le Pouvoir
Thermoélectrique des matériaux métalliques
Par
Philippe Roux
Soutenue le 18 décembre 2008 devant la commission d’examen
Jury
Rapporteur André EBERHARDT Professeur Université de Metz
Rapporteur Claude PRIOUL Professeur Ecole Centrale Paris
Patrice CHANTRENNE Professeur CETHIL
Lluis MANOSA CARRERA Professeur Universitat de Barcelona
Directeur Michel MORIN Maître de Conférences MATEIS
Directeur Xavier KLEBER Professeur MATEIS
Laboratoire de recherche : MATEIS – UMR 5510

Remerciements

Etude de l’influence de la contrainte, du champ magnétique et de la température
sur le Pouvoir Thermoélectrique des matériaux métalliques
La sensibilité du Pouvoir Thermoélectrique (PTE) à de nombreux paramètres, et son
caractère non destructif, permettent d’envisager pour cette technique une utilisation plus courante
concernant la caractérisation des métaux. Même si le principe de la mesure du PTE est relativement
simple, l’interprétation et la compréhension de cette grandeur pour un matériau donné, sont
complexes, car le PTE est influencé par de multiples facteurs.
Cette thèse a pour objectif de déterminer dans quelle mesure certains paramètres, tels que la
contrainte, le champ magnétique et la température, influencent la valeur du PTE des métaux. Nous
avons montré que le PTE des métaux évolue, dans la plupart des cas, linéairement avec
l’application d’une contrainte uniaxiale. Le cas des aciers est plus particulier, puisqu’un
comportement hystérétique a été observé pour le PTE en fonction de la contrainte. Ce
comportement peut être modifiée en faisant varier certaines caractéristiques des aciers : taux
d’écrouissage et taux de carbone. En étudiant l’influence du champ magnétique sur le PTE des
aciers, nous avons pu mettre en évidence que ce sont les propriétés ferromagnétiques des aciers qui
sont à l’origine de cette forme hystérétique.
Un dispositif visant à mesurer le PTE à très basse température et en fonction de la
température (4,2-400 K) a également été mis au point dans le cadre de cette thèse. Le prototype a
été validé sur des métaux purs dans la gamme 77-300 K. Son utilisation future permettra des
avancées nouvelles en ce qui concerne la déconvolution des différents paramètres influençant le
PTE à température ambiante.

Investigations on the influence of stress, magnetic field and temperature on the
Thermoelectric Power of metals
The sensitivity of Thermoelectric Power (TEP) to many parameters and the interest of its
non-destructive property, constitute a promising characterization technique in metal studies.
Regardless of the simplicity of this method, the interpretation and understanding of TEP value for a
given material is difficult, because the TEP depends on multiple factors.
This PhD aims at determining what are the influences of different parameters (stress,
magnetic field and temperature) on the TEP of metals. It has been shown that the TEP of metals
vary linearly with stress in most cases. However when considering steels, the TEP follows a
hysteretic behaviour as a function of stress. This special evolution may be changed by varying some
metals characteristics. Nevertheless, a detailed study of the magnetic field influence on the TEP of
steel has clearly demonstrated that the magnetic properties are at the origin of the hysteretic form.
A new TEP device for low temperatures measuring (4,2-400 K) was also developed during
this PhD work. It will enable major progresses with regard to the deconvolution of different
parameters influencing the TEP.