Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Enseignant: Ali KHALFALLAH Bureau: N18 Email: ali.khalfallah@gmail.com Web: www

Enseignant: Ali KHALFALLAH Bureau: N18 Email: ali.khalfallah@gmail.com Web: www.issatso.rnu.tn Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Sousse 2010-2011 Cours 1ere A. LMD- EM 21h C & 10,5h TD Plan du Cours I- Introduction aux matériaux 1. Introduction 2. Les classes des matériaux 3. Propriétés des matériaux 4. Utilisation des matériaux II- Structure des Matériaux 1. Structure de l’atome 2. La liaison Chimique 3. Forces de cohésion interne III- Structure des Matériaux Solides 1. État physique des matériau 2. Arrangement des atomes dans les solides 3. Description de l’état cristallin 4. Détermination de la structure cristalline 5. Structure des principaux matériaux Plan du Cours IV- Alliage et diagrammes de phase 1. Introduction 2. Les classes des matériaux 3. Propriétés des matériaux 4. Utilisation des matériaux II- Structure des Matériaux 1. Structure de l’atome 2. La liaison Chimique 3. Forces de cohésion interne III- Structure des Matériaux Solides 1. Structure des Métaux 2. Détermination de la structure cristalline 3. Structure des principaux matériaux Plan du Cours Bibliographie : 1) * Titre : Matériaux (Microstructure et mise en œuvre) * Auteur: Michael Ashby –David R.H. Jones * Référence Bib de l’Issat : 62.037 2) • Titre : Matériaux (Propriétés et applications) • Auteur: Michael Ashby –David R.H. Jones • Réf. À la BIB de l’Issat : 62.036 Chapitre 1 Introduction aux matériaux Introduction aux matériaux 1. Introduction Outils de l’age de la pierre Les Matériaux défini le niveau de développement de notre civilisation La conquête de l’espace Mongonneau Introduction aux matériaux Outils de l’age du bronze Introduction aux matériaux L’utilisation des matériaux dépend aussi : - Disponibilité - Coût - Méthodes de synthèse et de fabrication • Les Matériaux défini le niveau de développement de notre civilisation • Les Matériaux ont un rôle important dans tous les développements technologiques. • L’ingénieur doit savoir et tenir compte des différents propriétés des matériaux pour concevoir et fabriquer de nouveaux produits Les propriétés des matériaux sont liées à: - Nature des liaisons chimiques - Arrangement structural - Microstructure Introduction aux matériaux 2. C’est quoi un matériau ? • Matière est constituée par une particule élémentaire : atome Molécule Ou Les matériaux jouent un rôle indispensable dans le développement de la civilisation humaine Introduction aux matériaux 2. C’est quoi un matériau ? Dans ce cours nous définissons les matériaux comme les solides utilisés pour la fabrication des objets utiles dans notre vie Introduction aux matériaux 2. C’est quoi un matériau ? Ingénierie: Les métaux sont rarement utilisés à l’état pur, car leur résistance mécanique peut être améliorée en leur ajoutant d’autres éléments (alliages métalliques (Acier=Fe-C)) Introduction aux matériaux 3. Les classes de Matériaux • Les matériaux sont classés suivants leurs composition et leurs propriétés •Les métaux et leurs alliages Les matériaux Composites * Un matériau composite est obtenu par la combinaison de deux ou plusieurs matériaux appartenant aux trois premières classes * Un matériau composite associe les propriétés spécifiques de ces constituants • Les polymères et les matières plastiques •Les céramiques et le verres Introduction aux matériaux 4. Propriétés des matériaux Il est admit que la réalisation de nouveaux objets est limitée par les propriétés des matériaux utilisés et leur disponibilité. Donc, tout progrès technologique est souvent lié au développement de matériaux ayant des propriétés améliorées ou nouvelles. • Les propriétés mécaniques qui reflètent le comportement des matériaux lorsqu’ils sont sollicités par des efforts extérieurs Les matériaux possèdent trois catégories de propriétés: • Les propriétés physiques qui représentent le comportement des matériaux sous l’action de la température, des champs électriques ou magnétiques ou de la lumière. • Les propriétés chimiques qui caractérisent le comportement des matériaux dans un environnement réactif. Introduction aux matériaux 4. Propriétés des matériaux -Métaux et alliages • Ils sont solides à la température ambiante. • Ils sont relativement dense. • Ils sont généralement de très bon conducteurs de le l’électricit • Ils sont généralement de très bon conducteurs de la chaleur. • Ils sont souvent durs, rigides et déformables plastiquement. • Leurs températures de fusion sont généralement élevées. Introduction aux matériaux 4. Propriétés des matériaux * Leurs températures de fusion sont très faible comparées à celles des métaux. -Polymères et matières plastiques * Ils sont des matériaux organiques (C,H,O,N,P,S) constitués par d moléculaire très longues d’atomes de C sur lesquels sont fixés des groupements d’atomes comportant de H, Cl, S, N … * Isolants électriques * Isolants thermiques. * Faible densité * Facilement déformables Introduction aux matériaux 4. Propriétés des matériaux * La plupart des céramiques sont en général des isolants électriques e -Céramiques et verres * Les céramiques sont des matériaux où leur structure atomique est la combinaison d’éléments métalliques (Si, Al, Ti, …) et non mét dont le plus souvent est l’oxygène. * Généralement les céramiques sont des oxydes (silice SiO2, l’alumin * Les céramiques sont des matériaux réfractaires (résistance thermi * Ils sont généralement des matériaux très durs (abrasifs) * Ils sont très fragiles (cassant au choc), ce qui limite leur emploi po des applications où les chocs mécaniques et thermiques sont élevés. Introduction aux matériaux 4. Utilisation des matériaux Il est important de bien choisir les matériaux les mieux adaptés pour une application donnée. Ce choix doit être basé sur plusieurs facteurs : * Propriétés et caractéristiques des matériaux * Fonctions principales des objets et leurs types de sollicitat * Facilité de la fabrication et de la transformation des matér * Comportement du matériaux envers l’environnement * Le prix de revient Introduction aux matériaux 4. Utilisation des matériaux Exemple d’utilisation des matériaux céramiques Les contraintes thermiques subies par la navette durant la rentrée atmosphérique : en blanc les parties les plus chaudes 1260°C Introduction aux matériaux 4. Utilisation des matériaux Exemple d’utilisation des matériaux céramiques 1260°C Tuiles en céramiques Introduction aux matériaux 4. Utilisation des matériaux •La ville -bâtiment -monument historique - école - mobilier urbain - passage •L'habitat -Logement -Sanitaire - chauffage •Les infrastructures -chemin de fer - autoroute route -enrochement -Assainissement •Les moyens de communication -ordinateur -téléphone -Route •Les loisirs -jardin - monument historique - journaux -livres -Feux d'artifices • L'automobile -automobile -plaquette de frein -autoroute -Pneu • Le luxe -bijouterie les différents domaines d'utilisation des matières premières minéra Au cours d'une vie de 70ans, un européen consomme: - 561 tonnes de sables et graviers - 109 tonnes de pétrole - 14 tonnes de fer - 13 tonnes de sel - 12 tonnes d'argiles réfractaires - 1,6 t d'aluminium - 680 kg de cuivre - 360 kg de plomb - 343 kg de zinc Introduction aux matériaux 5. Données économiques Productions mondiales en 2002 Métaux et alliages 1 milliard T/an 90% acier POL YMERES 100 Millions T/an http://www.mineralinfo.org/ CERAMIQUES Béton: 15 Milliards T/an 2,5 T/habitant Ciment: 1,5 Millard T/an Évolution de la production mondiale d'acier, en millions de tonnes Évolution de la production mondiale de quelques métaux, en millions de tonnes Al Cu Zn Introduction aux matériaux 5. Données économiques Prix au kg POLYMERES Polyéthylène = 0,5 US$/Kg CERAMIQUES Béton= 0,03 US$/kg Métaux et alliages Acier = 0,7 US$/kg Al = 2 US$/Kg Introduction aux matériaux 6. Ressources Abondance moyenne des éléments dans la croûte (% mass O O Si Si Al Al Fe Fe Ca Ca Na Na K K Mg Mg Ti Ti C C 47, 47, 3 3 29, 29, 1 1 8,1 8,1 4,6 4,6 3,3 3,3 2,5 2,5 3,3 3,3 1,7 1,7 0,4 0,4 0,0 0,0 2 2 Élément Élément Ag Ag Au Au Cu Cu Zn Zn Pb Pb Ni Ni Fe Fe Al Al Date D’épuiseme nt 202 202 1 1 202 202 5 5 203 203 9 9 202 202 5 5 203 203 0 0 204 204 8 8 208 208 7 7 213 213 9 9 Source: http://terresacree.org/ressources.htm Réserves Minières Questions ? Chapitre 2 Structure des matériaux Structure des matériaux Atome 1. Structure de l’atome * Constituants de l’atome: -Un noyau - Électrons (-) • Protons (+) • neutrons (0) * Les protons et les neutrons sont les nucléons :ils ont pratiquement la m * La masse du proton = 2000 x la masse de l’éléectron * La charge de l’électron (charge élémentaire) = 1,6.10-19 C •Dans l’atome le nombre de protons = aux nombre d’électrons Une mole = Nombre d’Avogadro d’atomes = 6,023.1023 Une mole de proton a une masse de 1 gramme La charge électrique de l’atome est neutre • L ’atome est la particule élémentaire qui p les propriétés de la matière Structure des matériaux 2. La liaison chimique Les atomes s’unis pour former des entités plus stables appelés La liaison chimique est le résultat de l’union des couches électroniques externes des atomes qui constitue la molécule. La liaison chimique est un concept qui permet d’expliquer la cohés et par la suite une influence sur les propriétés des matériaux. * La liaison ionique * La liaison covalente * La liaison métallique * La liaison secondaire Il existe quatre types de liaison : Structure des matériaux 2. La liaison chimique 2.1 Liaison ionique Structure des matériaux 2. La liaison chimique 2.2 Liaison Covalente uploads/Ingenierie_Lourd/ coursmatriaux2010-2011chapitre1-140831112158-phpapp01.pdf