1.1 Des Matériaux, Chap. 1, Méthodes de caractérisation des matériaux Lectures1.2, 1.3 Animations1.2.1(essai de traction), (essai de dureté) Exercices1.5 à 1.14 (1.6 et 1.10 en TD) Des Matériaux, Chap. 2, Cohésion et rigidité des matériaux Lectures2.1, 2.3, 2.4 Animation2.4.6 Exercices2.1 à 2.5 (2.5 en TD)

1.2 Le comportement de l’échelle atomique …. ….au niveau macroscopique Caractérisation des matériaux Essai de traction Rigidité, résistance et ductilité Cohésion atomique rigidité, résistance théorique Liaisons - propriétés Buts du cours :

1.3 Essais mécaniques Essais physiques Essais chimiques traction compression flexion dureté …. dilatation thermique conductibilité thermique conductibilité électrique oxydation corrosion dégradation

1.4 Éprouvettes de traction F F FF

1.5 Machine de traction extensomètre pour mesurer l’allongement  l de l’éprouvette

F F l0l0 l = l 0 +  l S0S0 1.6 Comportement fragileComportement ductile « Ut tensio sic vis »

1.7 Contrainte   = F/S 0 unités SI : Pa = N/m 2 1 MPa = 10 6 Pa = 1 N/mm 2 Déformation   =  l/l 0 grandeur sans unité  = 0,1 ou  = 10 %

1.8 Courbe de traction  -  d’un matériau ductile

1.9 - Rigidité : module d’Young E =  /  dans le domaine élastique aciers : E  210 GPa alliages d’aluminium : E  70 GPa - Limite d’élasticité R e ou R e 0,2 E

Résistance à la traction R m - Ductilité : allongement (plastique) à la rupture A = (l f - l 0 ) / l 0 A = 0 pour un matériau fragile

1.11 Déformation élastique : contractions de Poisson  zz =  zz /E  xx =  yy = -  zz acier  0,293 alu  0,345 Déformation plastique : à volume constant S l = S 0 l 0 La striction à la rupture est une autre mesure de la ductilité :  = (S 0 - S f ) / S 0

1.12 Le travail fait pour déformer l’éprouvette de traction est égal au volume de l’éprouvette multiplié par l’aire sous la courbe de traction, W =   d  =   d  él +   d  p Énergie de déformation élastique W él = ½   él Restituable si  est relâchée Énergie de déformation plastique W p Dépensée de façon irréversible Dissipée sous forme de chaleur

1.13 Utilisé principalement pour déterminer la résistance en compression des matériaux fragiles tels que le béton Le rapport hauteur/diamètre doit être suffisamment petit pour éviter le flambement (h/d = 3, typiquement) Du frottement s’oppose à l’expansion diamétrale ce qui cause une déformation hétérogène. L’éprouvette ci- contre en métal ductile prend la forme d’un tonneau.

1.14 L’essai de flexion est utilisé pour faire une mesure indirecte de la résistance à la traction des matériaux fragiles L’essai de flexion conduit à une surestimation de R m à cause du petit volume sollicité à haute contrainte. Il ne permet pas d’atteindre la rupture des matériaux ductiles, en général

1.15 Les essais de dureté mesurent la résistance à la pénétration d’un matériau. Ils sont souvent utilisés en industrie car ils sont simples et rapides.

1.16 Pour un matériau ductile, il apparaît aussi comme une mesure de la résistance à la déformation plastique, mais c’est une fonction complexe des propriétés mécaniques du matériau, de la nature et de la géométrie du pénétrateur et du frottement pénétrateur/matériau. Il existe certaines corrélations empiriques entre les indices de dureté et la résistance à la traction R m.

Échelle atomique (de 0,1 nm à 10 nm): - liaisons atomiques - arrangement spatial des atomes - défauts cristallins - solutions solides Échelle de la microstructure (de 10nm à 1mm): - phases en présence - taille de grain - défauts internes : porosité, inclusions - défauts externes : rayures, état de surface 1.17

1.18

1.19 Le microscope électronique à balayage est de plus en plus utilisé tant en recherche qu’en contrôle industriel : - Pouvoir de résolution jusqu’à 5 nm (grossissement utile de X) - Profondeur de champ environ 100 fois plus grande que celle du microscope optique - Analyse chimique si couplé avec un spectromètre de Rayons X