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Catalogues >> Science des matériaux, mécanique, génie mécanique >> Matériaux
Responsable :

Yves Bienvenu
  


Niveau : PostGraduate

Langue du cours : Français

Période : Automne

Nombre d'heures : 15
COMADIS_EM1 Elaboration et microstructure 1


L’objectif de ce cours en cinq demi-journées est un rappel (ou pour certains une introduction) des relations entre l’histoire de l’élaboration (traitements thermomécaniques compris) et la microstructure d’un matériau et entre la structure, la microstructure et les propriétés d’emploi.



La Science des Matériaux n’existe pas en tant que telle, il existe au moins quatre sciences de base auxquelles on se réfère : physique, thermodynamique, mécanique. Ce cours fera donc des emprunts à la thermodynamique, à la thermique et à la diffusion et enfin à la mécanique (à l’échelle du grain). On essaiera de donner des ordres de grandeur des quantités mises en jeu dans le cycle de vie des matériaux en commençant par quelques chiffres pour situer l’activité matériaux dans le contexte national et international.


La thermodynamique chimique des matériaux fera l’objet du cours 1 avec un aperçu sur les fonctions, les principes, les modèles de solutions et d’alliages, une présentation de quelques outils thermodynamiques en science des matériaux, diagrammes (d’Ellingham, de phases à l’équilibre …) puis de modèles et calculs pour les systèmes polyconstitués. La thermodynamique est aujourd’hui autant un outil prédictif qu’un outil d’interprétation.


La solidification est à la fois un changement d’état et un moyen de mettre en forme principal des métaux et de quelques céramiques (les autres étant densifiées par frittage de poudres fines, objet d’un cours de M. Colin). L’aspect technologique et l’aspect fondamental permettant de dégager l’hérédité des métaux (composition, texture) acquise au stade de la solidification se partageront l’essentiel du cours 2. Thermodynamique et cinétique (transport d’atomes et de chaleur) sont les sciences de base pour comprendre l’hérédité à l’échelle de la pièce ou du grain et pour concevoir l’outillage.



Le soudage est une technique d’assemblage de métaux et parfois même de céramiques et de métaux, voire de polymères (le brasage étant traité par ailleurs par Christophe Colin) pour réaliser des composants à fonctions multiples et spécialisés localement ou pour réaliser des structures. Comme pour le cours 2, la technologie (avec un passage en revue de nombreux procédés et des « zooms » sur quelques-uns) et la discussion de l’hérédité les défauts pour être honnête !) se partageront l’essentiel du cours. Le soudage implique bien souvent des fusions/solidification puis des changements de phases à l’état solide, dans des conditions extrêmes. On donnera cependant une place importante à des procédés ou l’aspect changement de phases est modéré comme le soudage par diffusion et par friction.


Les transformations (mises en œuvre dans des traitements thermiques) feront l’objet du cours 4. Toutes les classes de matériaux sont concernées, mais on s’attardera sur les métaux et sur les transformations non orientées par les contraintes. Une transformation est un retour vers une forme plus stable (même si elle n’est que métastable) d’un système et sa cinétique dépend des forces motrices et des mécanismes.


Le cours 5 aborde les relations entre texture, structure et propriétés d’emploi (comportement mécanique) alors que les précédents traitaient des relations entre les paramètres principaux de l’élaboration, température, temps, pressions, composition. Le durcissement ou plutôt les durcissements se rationalisent bien, ductilité, ténacité, résistance à la fatigue et au fluage plus difficilement



Les documents auxquels on pourra se référer sont des extraits des « Techniques de l’Ingénieur », du « Précis de métallurgie » de Maeder-Barralis, le « Chemical Thermodynamics of Materials» de Claude Lupis et le Livre de W. Kurz sur la solidification.




Ce cours fait partie du mastère spécialisé Comportement des matériaux et dimensionnement des structures, pour en savoir plus aller sur www.mat.ensmp.fr .

Dernière mise à jour : lundi 5 décembre 2005

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