EC0405SI0303T - SCIENCE DES MATERIAUX

Objectifs

A l'issue de cet enseignement,un étudiant sera capable de :
- Connaître les principaux types de transformations de phases liquide-solide et à l'état solide dans les alliages métalliques (diffusives, displacives) et les microstructures associées à ces transformations.
- Connaître le principe de diffusion à l'état solide aux différentes échelles (équations de Fick, mécanismes de diffusion).
- Savoir mettre en œuvre des traitements thermiques (trempe, revenu) sur des alliages ferreux et non ferreux.
- Distinguer les différentes classes de matériaux polymères et leurs structures chimiques associées
- Connaître les différentes propriétés physiques et mécaniques des polymères
- Connaître les voies d'élaboration des polymères et les principaux procédés de plasturgie
Choisir une classe de matériaux polymères pour une application industrielle donnée, en prenant en compte le développement durable
At the end of the course, a student will:
- Know the main types of transformations of solid-liquid phases and the solid state in metallic alloys (diffusive, displacive) and the microstructures associated with these transformations.
- Know the principle of diffusion in the solid state at different scales (Fick's equations, diffusion mechanisms).
- Know how to implement thermal treatments (hardening, tempering) on ferrous and nonferrous alloys.
- Discriminate polymeric materials classes and know their associated chemical structures
- Be acquainted of the various physical and mechanical properties of polymeric materials
- Be familiar with the elaboration routes and the main polymer processing techniques
- Be able to choose a kind of polymeric material regarding an industrial application, in agreement with sustainability

Présentation

Métallurgie physique (18 h C, 10 h TD)
- Microstructure & Structure cristalline des métaux
- Diagramme de phases à l'équilibre
o Elaboration des diagrammes d'équilibre
o Les différents types de diagramme d'équilibre
o Règles d'interprétation des diagrammes d'équilibre
o Diagrammes à trois constituants : diagramme ternaire
- Diffusion (Mécanismes, Lois de diffusion)
- Solidification
o Refroidissement d'un métal pur : Germination et croissance
- Introduction aux traitements thermiques
o Les transformations de phase à l'équilibre : recuit
o Les Transformations de phase hors equilibre
_ Austénitisation
* Transformations isothermes des aciers
* Transformations anisothermes des aciers
_ Trempabilité des aciers
_ Revenu des aciers

Polymères (12 h C)
- Matériaux polymères, de la macromolécule à l'objet :
o Définitions
o Historique
o Rappels sur les liaisons interatomiques
o Classes de matériaux polymères : thermoplastiques, elastomères, thermodurcissables
o Données économiques
- Structure et transitions thermiques :
o Dimensions et masses moyennes
o Etats amorphe et cristallins,
o Transitions thermiques
- Synthèse et fabrication industrielle :
o Polycondensation des thermoplastiques et réticulation des thermodurcissables,
o Polymérisation en chaîne,
o Synthèse à l'échelle industrielle
o Procédés de mise en forme des thermoplastiques
- Propriétés mécaniques des polymères :
o Viscoélasticité
o Fluage et relaxation
o Equivalence temps-température
o Déformation plastique et rupture
- Matériaux polymères et environnement.

Physical Metallurgy (18 C h, 10 h TD)
- Microstructure & crystal structure of metals
- Phase diagrams
- Diffusion (mechanisms, law of diffusion)
- Solidification (Germination and growth)
- Introduction to heat treatments
o Equilibrium transformations
o Non equilibrium Transformations
o Austenitisation
o Isothermal Transformations of steels
o anisothermal Transformations of steels
o quenchability of steels
o Annealing of steels

Polymers (12 h C)
- Polymeric materials, from macromolecules to objects :
o Definitions
o History of polymeric materials
o Reminder about chemical bonds
o Classes of polymeric materials: thermoplastics, elastomers, thermosets
o Economical information
- Chemical structure and thermal transitions :
o Lengths and molecular weight averages
o Amorphous and cristalline state
o Thermal transitions
- Synthesis and industrial production :
o Polycondensation of thermoplastics and crosslinking of thermosets
o Chain polymerization
o Production at industrial scale
o Polymer processing
- Mechanical properties:
o Viscoelasticity
o Creep and relaxation
o Time-temperature superposition
o Plastic deformation and rupture
- Polymeric materials and sustainability

Pré-requis obligatoires

EC0202SB03 : Chimie
EC0302SB03 : Chimie
EC0305SI01 : Initiation aux matériaux

Examens

(1*DS1+1*DS2)/2

DS1 : Devoir Surveillé 1

DS2 : Devoir Surveillé 2

Syllabus

J. Barralis, G. Maeder, Précis de métallurgie : élaboration, structures-propriétés, normalisation, edition NATHAN, 232p., (1997)
M. Colombié, Matériaux industriels : Matériaux Métalliques, edition DUNOD, 867p., (2000)
G. Baratto, D. Ghiglione, J. Mongis, J-P. Peyre, C. Tournier, A. Vieu, A.Durand, P. Filipucci, B. Gagnaire, R. Glain, Choix des aciers en construction mécanique, vol.1, document CETIM, 186p., (1986)
J-M. Dorlot, J-P. Baïlon, J. Masounave, Des Matériaux, 2ème édition, éditions de l'Ecole Polytechnique de Montréal, 467p., (1991)
Propriétés d'emploi des aciers, Conseils pour le traitement thermique des aciers à outils, Collection ATS OTUA
Guy MURRY, Transformations dans les aciers, Techniques de l'Ingénieurs, M 1115
Guy MURRY, Traitements thermiques dans la masse des aciers. Introduction, Techniques de l'Ingénieurs, M 1125
Guy MURRY, Traitements thermiques dans la masse des aciers. Partie I, Techniques de l'Ingénieurs, M 1126
Guy MURRY, Traitements thermiques dans la masse des aciers. Partie II,Techniques de l'Ingénieurs, M 1127
Paul Parnière, Métallographie par les méthodes de diffraction, Techniques de l'Ingénieur, Traité Matériaux métalliques, M100-1
R. Bourgeois, H. Chauvel, J. Kessler, Memotech, Génie des matériaux, Editions Casteilla

Livres disponibles à la BU ENIT et/ou sur :
Polymères : La matière plastique, Lesne A.,Lagues M., Editions Belin, 2007, ISBN: 978-2-7011-4551-8
Mécanique des matériaux polymères, Halary, J.-L.,Lauprêtre, F.,Monnerie, L., Editions Belin, 2008, ISBN: 978-2-7011-4591-4
Polyme³res, Structures et Proprieòteòs, Oudet C., Editions Masson, 1994, ISBN: 978-2225842719
Introduction à la physique des polymères : Etienne, S.,David, L., Dunod, 2012, ISBN: 978-2-10-058167-2
Aide-mémoire - Matières plastiques 2e édition, Carrega, M., Dunod, 2009, ISBN: 978-2-10-052262-0
Impact environnemental des matie³res plastiques : Solutions et perspectives, Traiteò MIM, seòrie Polyme³res Hamaide T., Deterre R., Feller J.-F. - 2014, ISBN: 978-2-74-624540-2

J. Barralis, G. Maeder, Précis de métallurgie : élaboration, structures-propriétés, normalisation, edition NATHAN, 232p., (1997)
M. Colombié, Matériaux industriels : Matériaux Métalliques, edition DUNOD, 867p., (2000)
G. Baratto, D. Ghiglione, J. Mongis, J-P. Peyre, C. Tournier, A. Vieu, A.Durand, P. Filipucci, B. Gagnaire, R. Glain, Choix des aciers en construction mécanique, vol.1, document CETIM, 186p., (1986)
J-M. Dorlot, J-P. Baïlon, J. Masounave, Des Matériaux, 2ème édition, éditions de l'Ecole Polytechnique de Montréal, 467p., (1991)
Propriétés d'emploi des aciers, Conseils pour le traitement thermique des aciers à outils, Collection ATS OTUA
Guy MURRY, Transformations dans les aciers, Techniques de l'Ingénieurs, M 1115
Guy MURRY, Traitements thermiques dans la masse des aciers. Introduction, Techniques de l'Ingénieurs, M 1125
Guy MURRY, Traitements thermiques dans la masse des aciers. Partie I, Techniques de l'Ingénieurs, M 1126
Guy MURRY, Traitements thermiques dans la masse des aciers. Partie II,Techniques de l'Ingénieurs, M 1127
Paul Parnière, Métallographie par les méthodes de diffraction, Techniques de l'Ingénieur, Traité Matériaux métalliques, M100-1
R. Bourgeois, H. Chauvel, J. Kessler, Memotech, Génie des matériaux, Editions Casteilla

Livres disponibles à la BU ENIT et/ou sur :
Polymères : La matière plastique, Lesne A.,Lagues M., Editions Belin, 2007, ISBN: 978-2-7011-4551-8
Mécanique des matériaux polymères, Halary, J.-L.,Lauprêtre, F.,Monnerie, L., Editions Belin, 2008, ISBN: 978-2-7011-4591-4
Polyme³res, Structures et Proprieòteòs, Oudet C., Editions Masson, 1994, ISBN: 978-2225842719
Introduction à la physique des polymères : Etienne, S.,David, L., Dunod, 2012, ISBN: 978-2-10-058167-2
Aide-mémoire - Matières plastiques 2e édition, Carrega, M., Dunod, 2009, ISBN: 978-2-10-052262-0
Impact environnemental des matie³res plastiques : Solutions et perspectives, Traiteò MIM, seòrie Polyme³res Hamaide T., Deterre R., Feller J.-F. - 2014, ISBN: 978-2-74-624540-2