Présentation
INTRODUCTION
Historiquement, l’homme a utilisé pour satisfaire ses besoins les matériaux qu’il trouvait dans la nature : la pierre, l’argile, le bois, la laine. Puis, il transforma ces matériaux : l’argile en céramique par cuisson, le cuivre en bronze (vers 3 000 av. J-C).
Pour des raisons économiques, l’âge du fer succéda à l’âge du bronze : la fonte et l’acier firent leur apparition. C’est au XX e siècle que le développement de nouveaux matériaux est apparu : matières plastiques, fibres textiles artificielles, matériaux composites ainsi que le silicium, matériau de base de l’électronique et de l’énergie solaire. La science des matériaux est née vers la fin du XIX e siècle avec la découverte de la structure des aciers (H. C. Sorby, 1867).
Les matériaux qui conditionnent notre vie sont étroitement associés aux progrès techniques. L’utilisation de l’informatique, la robotisation ont favorisé le développement rapide de nouveaux matériaux tout en améliorant la qualité de ceux existants, sans oublier le respect de l’environnement. Hier dans les laboratoires, le spatial ou le militaire, ils sont aujourd’hui des objets de la vie quotidienne. On parle de « biomatériaux », de « nanomatériaux » obtenus par la manipulation des atomes dont les caractéristiques nouvelles défient l’imagination comme, par exemple, les nanotubes de carbone d’une résistance cent fois supérieure au tube d’acier et le poids divisé par six.
Plus d’un tiers des aciers utilisés aujourd’hui n’existaient pas il y a dix ans. La concurrence de nouveaux matériaux (matières plastiques et composites, alliages légers, métallurgie des poudres, etc.) et les contraintes écologiques (économie d’énergie, pollution) ont imposé à la sidérurgie de profondes mutations. Le choix d’un matériau implique la connaissance des matériaux existants, de savoir interpréter leurs caractéristiques et de déterminer les contraintes à satisfaire.
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Présentation
Rappel sur les matériaux - Introduction| Plan de la page |
I - Structure et propriétés des matériaux
A - Classification
Les matériaux cristallins
Les atomes sont répartis régulièrement suivant un réseau ordonné à trois dimensions. Il est possible de former un tel cristal à partir d’une juxtaposition d’une même structure élémentaire appelée « maille du réseau cristallin ». Par exemple, la maille élémentaire caractérisant l’arrangement des atomes dans le fer est un cube portant un atome à chaque sommet et un atome au centre : la structure est dite « cubique centrée » ( cf. Fig. 1 ).
Les matériaux cristallins comprennent les métaux et leurs alliages, une grande partie des polymères et la plupart des minéraux.
Les matériaux amorphes
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Caractéristiques des matériaux amorphes
Les matériaux amorphes ou vitreux ne sont pas cristallisés. Ils sont constitués de molécules assemblées d’une façon peu ordonnée.
Prenons l’acier traditionnel comme exemple ( cf. Fig. 2 ). Les atomes de fer et de carbone s’organisent...
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