Structure des matériaux
Résumé
Ce cours met en relation les différents niveaux de structuration de la matière avec les propriétés mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques des matériaux. Des travaux pratiques en laboratoire et un projet de groupe permettent d'apréhender le métier d'ingénieur en matériaux.
Contenu
Science des matériaux :
- Historique et aperçu des différentes fonctions attendues des matériaux Les différentes classes de matériaux (métaux, céramiques, verres, polymères et élastomères) sont rapidement décrites dans leurs contextes historique et fonctionnel.
- Aspects atomistiques et structure des matériaux À partir des liaisons atomiques, nous voyons comment la matière s'organise à différents niveaux structurels : microstructure, grains, défauts.
- Propriétés mécaniques Quelles que soient les applications envisagées, les matériaux doivent posséder certaines propriétés mécaniques. Après l'introduction des notions de déformations élastique et plastique, les propriétés des matériaux telles que résistance, ductilité, ténacité, dureté, fatigue, usure sont décrites.
- Propriétés thermiques des matériaux La dilation des matériaux ainsi que leurs propriétés thermiques telles que conductibilité thermique, chaleur spécifique et chaleur latente de transformation sont présentées.
- Diagrammes de phases et transformations des matériaux Les matériaux évoluent au cours de leur élaboration et de leur utilisation. La notion d'équilibre thermodynamique, les aspects cinétiques de leurs transformations sont passés en revue.
- Propriétés électriques, magnétiques et optiques Dans de nombreuses applications, les propriétés fonctionnelles des matériaux sont essentielles pour l'électronique, la microtechnique,l'horlogerie, l'ingénierie biomédicale, etc.
Technologie des matériaux :
- Introduction au rôle de l'ingénieur en matériaux, formation pour la recherche d'information et la rédaction de rapports scientifiques..
- Projets de groupe sur toutes les activités d'un ingénieur en matériaux liées à la vie d'un produit
Pratique des matériaux : (exemples de TP), - Sélection des matériaux ( TP EduPack) - Structures atomiques (TP Cristallographie) - Observations multi-échelles (TP Microstructures) - Comportements mécaniques des matériaux (TP Propriétés mécaniques) ¿ Propriétés thermiques (TP Dilatations thermiques).
Mots-clés
Matériaux : Microstructures, Propriétés, Applications, Transformations
Ingénieur: Profession, travaux pratiques, team project
Compétences requises
Cours prérequis obligatoires
Cours d’ analyse
Cours de Physique générale
Cours de Chimie générale avancée
Concepts importants à maîtriser
Structure de l'atome, tableau périodique, liaisons chimiques
Lois élémentaires de la mécanique, de l'électricité, de l'optique et des ondes
Acquis de formation
A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:
- Evaluer les phénomènes importants liés aux matériaux intervenant dans une application
- Formuler un problème lié aux matériaux d'une application en termes d'équations simples
- Choisir ou sélectionner un type de matériaux pour une aplication donnée
- Analyser des propritétés de matériaux en fonction de leur structure et composition
- Synthétiser des informations technologiques sur les matériaux et procédés des produits courant
- Définir les métiers d'un ingénieur en matériaux
- Planifier un projet et des travaux pratiques
- Rapporter des résultats de tests
Compétences transversales
- Utiliser une méthodologie de travail appropriée, organiser un/son travail.
- Recevoir du feedback (une critique) et y répondre de manière appropriée.
- Etre responsable des impacts environnementaux de ses actions et décisions.
- Accéder aux sources d'informations appropriées et les évaluer.
- Communiquer efficacement et être compris y compris par des personnes de languages et cultures différentes.
- Ecrire un rapport scientifique ou technique.
Méthode d'enseignement
Ex cathedra et séances d’exercices
Travaux de groupe et exposés
Travail attendu
Lire les pages indiquées dans le livre avant le cours
Assister au cours et prendre des notes complémentaires
Faire les exercices et vérifier les solutions obtenues avec le corrigé distribué la semaine suivante.
Rechercher l'information liée aux matériaux d’un produit
Préparer et réaliser des travaux pratiques
Rédiger des rapports
Exposer oralement
Méthode d'évaluation
Examen écrit
Qualité d'un projet de groupe
Qualité des travaux pratiques effectués
Ressources
Service de cours virtuels (VDI)
Non
Bibliographie
Materials : Engineering science, processing and design M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Butterworth-Elsevier, 2007. Traduction française, Matériaux: science, ingénierie, procédés et conception. L.Deillon, M. Rappaz, Presses Polytechniques Universitaires Romandes, 2013
Cristallographie, Deuxième édition revie et augmentée, Dieter Schwarzenbach, Gervais Chapuis, Press Polytechniques et Universitaires Romandes
Ressources en bibliothèque
- Materials:Engineering science, processing and design / Ashby
- Matériaux: science, ingénierie, procédé et conception / Deillon
- Cristallographie / Schwarzenbach, Chapuis
Polycopiés
Documents de cours et descriptifs de travaux pratiques
Liens Moodle
Préparation pour
Autres cours d’approfondissement de la science des matériaux
Dans les plans d'études
- Semestre: Printemps
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'été)
- Matière examinée: Structure des matériaux
- Cours: 3 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 1 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- TP: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Type: obligatoire