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1 EXERCICES SUR LES MATERIAUX Exercice. 1 1. Que désigne l’électronégativité d’

1 EXERCICES SUR LES MATERIAUX Exercice. 1 1. Que désigne l’électronégativité d’un matériau ? 2. Que désigne un matériau isotrope et anisotrope ? 3. Que signifie une propriété mécanique, physique et chimique ? 4. Citer les grandes familles des matériaux. 5. Les figures 1 et 2 ci- dessous représentent un empilement d’atomes de deux types de structures solides Amorphe et cristalline. On demande de citer le nom adéquat de chaque structure solide représenté par ces figures. Fig.1………………………………….. Fig.2………………………………… Exercice. 2 2. Cocher les bonnes réponses des questions suivantes 2.1 et 2.2. 2.1. Un solide dont tous ses atomes sont désordonnés est un : a- Solide Amorphe ; b- Solide Cristallin ; c- Solide non cristallin. 2.2. L’énergie de liaison entre les atomes d’un métal est due au fait que :  Les ions métalliques sont retenus entre eux par l’ensemble des électrons libres ;  Les atomes sont liés par des forces de Van der Waals (liaison faible) ;  La liaison entre les atomes est non directionnelle (délocalisation des élections). Exercice. 3 L’énergie potentielle, Ep, du chlorure de potassium (solide ionique) entre ions et Est constituée d’une composante attractive coulombienne, - a et d’une composante répulsive en , r est la distance entre les ions. 1. Exprimer EP en fonction de r. 2. Exprimer a en fonction de k, constante de coulomb. 3. Sachant que k = 8.988.10 N.m. , calculer a en eV.nm. 4. Calculer la distance d’équilibre entre et , l’énergie potentielle passant par un minimum égal à -4.59 eV. 2 Solution exo 3 1. (r) = - - + 2. = k = - k | || | pour et on a | | = | | = e = - = - k . 3. a = k en N. , or 1N.m = 1 j = eV .d’où a = 1.44 . = 10.44 eV.nm. 4. = ( ) = - + si = 0 = - soit b= d’où = - + = = - 4.59 eV, d’où =0.28 nm. Exercice. 4 4. On demande d’associer chaque type de liaison représenté dans le tableau 1 par les caractéristiques mentionnées ci-dessous : a - Bonne conductivité électrique et thermique; b - Forte énergie de liaison c -Température de fusion élevée (Tf ) ; d - Electrons libres ; e- faible rigidité ; g - Fragile ; h -Température de fusion basse (Tf ) ; i - Faible liaison ; j- Attraction dipolaire ; k - Liaison non directionnelle (délocalisation des élections). Tableau.4.1. Type de liaison Liaison métallique Liaison ionique Van der Waals - conductivité électrique et thermique - Température de fusion élevée - Electrons libres - - - Température de fusion élevée - - - Attraction dipolaire - faible rigidité - Fragile Exercice. 5 3 Lors d’un essai de torsion simple les mailles d’un réseau cubique sont déformées par cisaillement selon le schéma ci- contre. 1. Exprimez la contrainte de cisaillement en fonction de E (Module d’Young et de (coefficient de poisson). 2. Exprimez la contrainte de cisaillement en fonction de E (Module d’Young et de (coefficient de poisson). 3. Calculez la déformation en cisaillement correspondant à une contrainte de cisaillement ou cission de 810 MPa pour un acier (E= 210 GPa), = 0.3 ). Solution exo .5 5.1. 1. = = , 2. Soit une maille conventionnelle cubique à face centrées. 1. Représentez la maille en indiquant précisément l’emplacement des nœuds. 2. Représentez les plans (010) , (110) et (111). 3. Représentez les directions [001], [101], [211]. 4. Ces directions sont-elles contenues dans les plans (010 ? (110) ? et (111). Exercice. 7 3.Calculer la compacité ( densité) surfacique (ABEF) de la maille cubique à face centré (cfc), plan (1.0.0). reprisenté par la figure 1 ci-dessous, sachant que le paramètre (a) de la maille est : a = √ . 4 Fig.1 maille cfc Solution : La compacité ou densité, c'est-à-dire la proportion d'espace occupée par les atomes, de la maille cubique faces centrées est de : La maille cubique à faces centrées possède 8 × 1/8 + 6 1/2 = 4 nœuds en propre. Le mode de calcul est simple :  8 nœuds aux 8 sommets, chacun partagé entre 8 mailles ;  6 nœuds aux centres des 6 faces du cube, chacun partagé entre 2 mailles. Fig.1 maille cfc Exercice. 8 Soit le fer métallique peut cristalliser représenté suivant deux structures : – : Structure cubique centrée de paramètre . – : Structure cubique à faces centrées de paramètre . On demande de : a. Représenter schématiquement ces deux réseaux. b. Calculer pour chacun la compacité. Conclure. c. Des mesures donnent . = 0,291 nm et = 0,365 nm. Calculer pour chaque structure le rayon métallique du fer. d. Proposer une explication au fait que l’on trouve deux valeurs différentes. 5 Exercice N° 9 L’aluminium cristallise suivant un réseau cubique à face centrées (CFC). a. Représenté cette maille. b. Indiquer la coordinence de l’atome dans cette maille. c. Calculer la compacité de cette maille. d. Sachant que le paramètre de la maille. Est de a = 404 pm, calculer le rayon de l’atome d’aluminium. e. Calculer la masse volumique de l’aluminium. On donne =27g. et = 6.02. . f. Quelles sont les interactions qui assurent la cohésion d’un cristal ? Exercice. 8 Soit le fer métallique peut cristalliser représenté suivant deux structures : – : Structure cubique centrée de paramètre . – : Structure cubique à faces centrées de paramètre . On demande de : b. Représenter schématiquement ces deux réseaux. b. Calculer pour chacun la compacité. Conclure. c. Des mesures donnent . = 0,291 nm et = 0,365 nm. Calculer pour chaque structure le rayon métallique du fer. d. Proposer une explication au fait que l’on trouve deux valeurs différentes. Solution exo 8: 6 Exercice N° 9 L’aluminium cristallise suivant un réseau cubique à face centrées (CFC). g. Représenté cette maille. h. Indiquer la coordinence de l’atome dans cette maille. i. Calculer la compacité de cette maille. j. Sachant que le paramètre de la maille. Est de a = 404 pm, calculer le rayon de l’atome d’aluminium. k. Calculer la masse volumique de l’aluminium. On donne =27g. et = 6.02. . l. Quelles sont les interactions qui assurent la cohésion d’un cristal ? 7 Solution exo 9: 8 uploads/Ingenierie_Lourd/ exercices-de-materiaux-g-m-mcm2-2021-avec-solution-bis1-pdf.pdf