PHYSIQUE DES MATÉRIAUX (PARTIE MATÉRIAUX MÉTALLIQUES) A. Mertens et A.M. Habraken

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1 PHYSIQUE DES MATÉRIAUX (PARTIE MATÉRIAUX MÉTALLIQUES) A. Mertens et A.M. Habraken

2 PHYSIQUE DES MATÉRIAUX Dr. Anne Mertens Département A&M, Service de Sciences de Matériaux Métalliques Bat. B52/3 +2/513 04/ Prof. Anne-Marie Habraken Département ArGEnCo, Bat. B52/3 +1/545 04/ Tommaso Maurizi-Enrici Assistant Département A&M Organisation & Présentation des labos/tp Bat. B52/3 +2/414 04/

3 PHYSIQUE DES MATÉRIAUX - MÉTAUX Cours théorique Horaire: Mardi 13h30 au B37 auditoire février, 7 et 28 mars, 18 avril et 2mai 3

4 PHYSIQUE DES MATÉRIAUX - MÉTAUX Cours théorique Horaire : Mardi 13h30 au B37 auditoire février, 7 et 28 mars, 18 avril et 2mai Notes de cours Disponibles à la centrale des cours ( Montefiore) Diapositives section Enseignement ou sur Ecampus 4

5 PHYSIQUE DES MATÉRIAUX Travaux pratiques(obligatoire) 1Labo. métaux : 4-5 groupes de 4 étudiants / demi-journée Période : A partir du 19 Avril (19, 25 ou 26 avril, 3, 8 ou 10 mai) Préparation : le TP concerne le chapitre 4 essentiellement (à voir) Evaluation : 1 devoir à domicile à rendre pour le 17 mai à 13h30 Examen écrit Rapport polymères : 10% Devoir métaux : 10% Examen écrit : 80% (40% métaux / 40% polymères) 5

6 CONTENU DU COURS Modèles microstructuraux des métaux simples (CH1) Liaison entre ces modèles et les principales propriétés des métaux (CH2) Théorie des défauts (CH3) Alliages (CH4) Principales propriétés des métaux (CH5) Structures hors équilibre, la trempe (CH6)

7 PLAN(1 ER COURS) Introduction Classification des matériaux Définitions Introduction ++ Classification des matériaux ++ Définitions ++

8 UNIVERS DES MATÉRIAUX Extraction Elaboration-Mise en œuvre Physique des matériaux Caractérisation & Sélection Matériaux nouveaux Introduction ++ Classification des matériaux ++ Définitions ++

9 UNIVERS DES MATÉRIAUX Industrie importante : 2,7 milliards de tonnes/an. En croissance. Mt/an Consommation mondiale d'acier brut Introduction ++ Classification des matériaux ++ Définitions ++

10 UNIVERS DES MATÉRIAUX (OBJECTIFS) Améliorer les performances des matériaux Développer des méthodes de fabrication efficaces Minimiser l impact sur l environnement Introduction ++ Classification des matériaux ++ Définitions ++

11 QUELQUES CHIFFRES : PRODUCTION MONDIALE DE QUELQUES MÉTAUX Métaux : 1250 Mt/an Acier : 1125 Mt/an Fontes : 75 Mt/an Aluminium & alliages : 35 Mt/an Cuivre & alliages : 10 Mt/an Zinc & alliages : 7.5 Mt/an Plomb & alliages : 5 Mt/an Silicium :100 kt/an Argent : 15 kt/an Or : 2 kt/an Platinoïdes : 275 t/an Introduction ++ Classification des matériaux ++ Définitions ++

12 CLASSIFICATION DES MATÉRIAUX 4 catégories (selon la liaison atomique) Introduction ++ Classification des matériaux ++ Définitions ++

13 MÉTAUX ANCIENS Group Period H He Na Mg Al Si P S Cl Ar Cs Ba * Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn ** Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Li K Rb Be Ca Sr B Sc Y C Ti Zr N V Nb O Cr Mo F Mn Tc Ne Fe Ru Co Rh Ni Pd Cu Ag Zn Cd Ga In Ge Sn As Sb Se Te Br I Kr Xe 57 *Lanthanoids * La **Actinoids ** 89 Ac 58 Ce 90 Th 59 Pr 91 Pa 60 Nd 92 U 61 Pm 93 Np 62 Sm 94 Pu 63 Eu 95 Am 64 Gd 96 Cm 65 Tb 97 Bk 66 Dy 98 Cf 67 Ho 99 Es 68 Er 100 Fm 69 Tm 101 Md 70 Yb 102 No Les métaux de l antiquité sont Au, Ag, Hg, Cu, Sn, Pb, Fe + Pt Dès l antiquité les alliages sont connus : bronze (Cu/Sn) Introduction ++ Classification des matériaux ++ Définitions ++

14 MÉTAUX MODERNES >1 Gt/an >10 M/an >1 Mt/an >100 kt/an >10 kt/an > 1 kt/an > 100 t/an > 10 t/an Group Period H He Na Mg Al Si P S Cl Ar Cs Ba * Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn ** Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Li K Rb Be Ca Sr B Sc Y C Ti Zr N V Nb O Cr Mo F Mn Tc Ne Fe Ru Co Rh Ni Pd Cu Ag Zn Cd Ga In Ge Sn As Sb Se Te Br I Kr Xe 57 *Lanthanoids * La **Actinoids ** 89 Ac 58 Ce 90 Th 59 Pr 91 Pa 60 Nd 92 U 61 Pm 93 Np 62 Sm 94 Pu 63 Eu 95 Am 64 Gd 96 Cm 65 Tb 97 Bk 66 Dy 98 Cf 67 Ho 99 Es 68 Er 100 Fm 69 Tm 101 Md 70 Yb 102 No Tous les métaux peuvent maintenant être élaborés, y compris les difficiles comme Al, Mg, Ti, Zr, U et les difficilement séparables comme les terres rares (Y Yb). Certains n existent pas dans la nature Tc, et tous les éléments à partir du Neptunium. Introduction ++ Classification des matériaux ++ Définitions ++

15 MATÉRIAUX & PROPRIÉTÉS Matériaux = solides utilisés par l homme pour la fabrication d objets caractérisés par leur fonction et leurs propriétés physiques Relation entre la structure des matériaux et leurs propriétés Introduction ++ Classification des matériaux++ Définitions++

16 SCIENCE DES MATÉRIAUX Etude des relations entre l organisation à l échelle atomique, la microstructure et les propriétés des matériaux Introduction ++ Classification des matériaux++ Définitions++

17 QU EST-CE QU UNE STRUCTURE? Façon dont s organisent les éléments constitutifs : Électrons présents et interaction avec le noyau Disposition des atomes Micrographie d un laiton (75x) Groupements d atomes, agglomérats (microscopique) Éléments visibles à l œil nu (macroscopique) Soudure (œil nu) Introduction ++ Classification des matériaux++ Définitions++

18 QU EST-CE QU UNE PROPRIÉTÉ Caractéristique correspondant au type et à l ampleur des réactions d un matériau exposé à un agent déterminé : Propriétés mécaniques Propriétés physiques Propriétés chimiques Corrosion d un acier Introduction ++ Classification des matériaux++ Définitions++

19 PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES Déformation du matériau subissant l effet d une force : Module d élasticité Résistance en traction Fatigue Dureté Résilience Ténacité Introduction ++ Classification des matériaux++ Définitions++

20 PROPRIÉTÉS PHYSIQUES Comportement électrique : - conductibilité - constante diélectrique - Comportement thermique : - capacité calorifique - conductibilité thermique - coefficient d expansion thermique - Introduction ++ Classification des matériaux++ Définitions++

21 PROPRIÉTÉS PHYSIQUES Comportement magnétique :- ferromagnétisme - aimantation rémanente - hystérésis - Comportement optique : -indice de réfraction - réflectivité - Introduction ++ Classification des matériaux++ Définitions++

22 PROPRIÉTÉS CHIMIQUES Réactivité chimique des matériaux : Corrosion Oxydation Inflammabilité Résistance aux acides, bases Introduction ++ Classification des matériaux++ Définitions++