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  • PHYSIQUE DES MATRIAUX

    (PARTIE MATRIAUX MTALLIQUES)

    Pr. J. Lecomte-Beckers

  • INFORMATIONS GNRALES

    Contacts :

    J. Lecomte-Beckers (Jacqueline.Lecomte@ulg.ac.be) - Professeur

    HM. Montrieux (hmmontrieux@ulg.ac.be) - Assistant

    Notes de cours :

    Partie Mtaux (15) Partie Polymres (10, pas pour les maj. chimie)

    Disponible au Laboratoire MMS (B52 0/719)

    Diapositives: www.metaux.ulg.ac.be

    Travaux pratiques :

    1 sance introductive la thermodynamique et aux diagrammes dquilibre (mi-octobre)

    1 laboratoires par groupe de 12 (1 demi-journe, fin octobre - novembre)

    Evaluation :

    Pondration 50/50% mtaux/polymres (sauf maj. Chimie 100% mtaux)

    Interrogation sur les laboratoires en dcembre (20%)

    Examen oral en janvier (80%)

    mailto:Jacqueline.Lecomte@ulg.ac.bemailto:hmmontrieux@ulg.ac.be

  • CONTENU DU COURS

    Modles microstructuraux des mtaux simples

    (CH1)

    Liaison entre ces modles et les principales

    proprits des mtaux (CH2)

    Thorie des dfauts (CH3)

    Alliages (CH4)

    Principales proprits des mtaux (CH5)

    Structures hors quilibre, la trempe (CH6)

    Evolution de la microstructure lors de la

    dformation plastique (CH7)

  • PLAN (1ER COURS)

    Introduction

    Classification des matriaux

    Dfinitions

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • UNIVERS DES MATRIAUX

    Extraction Elaboration - Mise en uvre

    Physique des matriaux

    Caractrisation & Slection

    Matriaux nouveaux

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • UNIVERS DES MATRIAUX

    Industrie importante : 2,7 milliards de tonnes/an.

    En croissance.

    Consommation mondiale d'acier brut

    0

    200

    400

    600

    800

    1.000

    1.200

    1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

    Mt/an

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • UNIVERS DES MATRIAUX (OBJECTIFS)

    Amliorer les performances des matriaux

    Dvelopper des mthodes de fabrication efficaces

    Minimiser limpact sur lenvironnement

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • UNIVERS DES MATRIAUX (SUITE)

  • QUELQUES CHIFFRES : PRODUCTION

    MONDIALE DE QUELQUES MTAUX

    Mtaux : 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

    Platinodes : 275 t/an

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • CLASSIFICATION DES MATRIAUX

    4 catgories (selon la liaison atomique)

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • MTAUX ANCIENS

    Group 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

    Period

    1 1 H

    2

    He

    2 3 Li

    4 Be

    5 B

    6 C

    7 N

    8 O

    9 F

    10 Ne

    3 11 Na

    12 Mg

    13 Al

    14 Si

    15 P

    16 S

    17 Cl

    18 Ar

    4 19 K

    20 Ca

    21 Sc

    22 Ti

    23 V

    24 Cr

    25 Mn

    26 Fe

    27 Co

    28 Ni

    29 Cu

    30 Zn

    31 Ga

    32 Ge

    33 As

    34 Se

    35 Br

    36 Kr

    5 37 Rb

    38 Sr

    39 Y

    40 Zr

    41 Nb

    42 Mo

    43 Tc

    44 Ru

    45 Rh

    46 Pd

    47 Ag

    48 Cd

    49 In

    50 Sn

    51 Sb

    52 Te

    53 I

    54 Xe

    6 55 Cs

    56 Ba

    * 71 Lu

    72 Hf

    73 Ta

    74 W

    75 Re

    76 Os

    77 Ir

    78 Pt

    79 Au

    80 Hg

    81 Tl

    82 Pb

    83 Bi

    84 Po

    85 At

    86 Rn

    7 87 Fr

    88 Ra

    ** 103 Lr

    104 Rf

    105 Db

    106 Sg

    107 Bh

    108 Hs

    109 Mt

    110 Ds

    111 Rg

    112 Uub

    113 Uut

    114 Uuq

    115 Uup

    116 Uuh

    117 Uus

    118 Uuo

    *Lanthanoids * 57 La

    58 Ce

    59 Pr

    60 Nd

    61 Pm

    62 Sm

    63 Eu

    64 Gd

    65 Tb

    66 Dy

    67 Ho

    68 Er

    69 Tm

    70 Yb

    **Actinoids ** 89 Ac

    90 Th

    91 Pa

    92 U

    93 Np

    94 Pu

    95 Am

    96 Cm

    97 Bk

    98 Cf

    99 Es

    100 Fm

    101 Md

    102 No

    Les mtaux de lantiquit sont Au, Ag, Hg, Cu, Sn, Pb, Fe + PtDs lantiquit les alliages sont connus : bronze (Cu/Sn)

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • MTAUX MODERNES

    Group 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

    Period

    1 1 H

    2

    He

    2 3 Li

    4 Be

    5 B

    6 C

    7 N

    8 O

    9 F

    10 Ne

    3 11 Na

    12 Mg

    13 Al

    14 Si

    15 P

    16 S

    17 Cl

    18 Ar

    4 19 K

    20 Ca

    21 Sc

    22 Ti

    23 V

    24 Cr

    25 Mn

    26 Fe

    27 Co

    28 Ni

    29 Cu

    30 Zn

    31 Ga

    32 Ge

    33 As

    34 Se

    35 Br

    36 Kr

    5 37 Rb

    38 Sr

    39 Y

    40 Zr

    41 Nb

    42 Mo

    43 Tc

    44 Ru

    45 Rh

    46 Pd

    47 Ag

    48 Cd

    49 In

    50 Sn

    51 Sb

    52 Te

    53 I

    54 Xe

    6 55 Cs

    56 Ba

    * 71 Lu

    72 Hf

    73 Ta

    74 W

    75 Re

    76 Os

    77 Ir

    78 Pt

    79 Au

    80 Hg

    81 Tl

    82 Pb

    83 Bi

    84 Po

    85 At

    86 Rn

    7 87 Fr

    88 Ra

    ** 103 Lr

    104 Rf

    105 Db

    106 Sg

    107 Bh

    108 Hs

    109 Mt

    110 Ds

    111 Rg

    112 Uub

    113 Uut

    114 Uuq

    115 Uup

    116 Uuh

    117 Uus

    118 Uuo

    *Lanthanoids * 57 La

    58 Ce

    59 Pr

    60 Nd

    61 Pm

    62 Sm

    63 Eu

    64 Gd

    65 Tb

    66 Dy

    67 Ho

    68 Er

    69 Tm

    70 Yb

    **Actinoids ** 89 Ac

    90 Th

    91 Pa

    92 U

    93 Np

    94 Pu

    95 Am

    96 Cm

    97 Bk

    98 Cf

    99 Es

    100 Fm

    101 Md

    102 No

    >1 Gt/an

    >10 M/an

    >1 Mt/an

    >100 kt/an

    >10 kt/an

    > 1 kt/an

    > 100 t/an

    > 10 t/an

    Tous les mtaux peuvent maintenant tre labors, y compris les difficiles

    comme Al, Mg, Ti, Zr, U et les difficilement sparables comme les terres

    rares (YYb).

    Certains nexistent pas dans la nature Tc, et tous les lments partir du

    Neptunium.

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • MATRIAUX & PROPRITS

    Matriaux = solides utiliss par lhomme pour la

    fabrication dobjets caractriss par leur fonction et

    leurs proprits physiques

    Relation entre la structure des matriaux et leurs

    proprits

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • SCIENCE DES MATRIAUX

    Etude des relations entre lorganisation lchelle

    atomique, la microstructure et les proprits des

    matriaux

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • QUEST-CE QUUNE STRUCTURE ?

    Faon dont sorganisent les lments constitutifs

    :

    lectrons prsents et interaction avec

    le noyau

    Disposition des atomes

    Groupements datomes, agglomrats

    (microscopique)

    lments visibles lil nu

    (macroscopique)

    Micrographie dun laiton (75x)

    Soudure (il nu)

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • QUEST-CE QUUNE PROPRIT

    Caractristique correspondant au type et lampleur des

    ractions dun matriau expos un agent dtermin :

    Proprits mcaniques

    Proprits physiques

    Proprits chimiques

    Corrosion dun acier

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • PROPRITS MCANIQUES

    Dformation du matriau subissant leffet dune force :

    Module dlasticit

    Rsistance en traction

    Fatigue

    Duret

    Rsilience

    Tnacit

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • PROPRITS PHYSIQUES

    Comportement lectrique : - conductibilit

    - constante dilectrique

    -

    Comportement thermique : - capacit calorifique

    - conductibilit thermique

    - coefficient dexpansion thermique

    -

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • PROPRITS PHYSIQUES

    Comportement magntique : - ferromagntisme

    - aimantation rmanente

    - hystrsis

    -

    Comportement optique : - indice de rfraction

    - rflectivit

    - nombre dAbbe

    -

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++

  • PROPRITS CHIMIQUES

    Ractivit chimique des matriaux :

    Corrosion

    Oxydation

    Inflammabilit

    Rsistance aux acides, bases

    Introduction ++ Classification des matriaux ++ Dfinitions ++