Chapitre 2 matériaux

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  • j aime vraiment ces cours car étant ingénieur de formation
    en chimie et métallurgie ils me sont trop indispensable
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Chapitre 2 matériaux

  1. 1. Campus centre Sciences des Matériaux Chapitre 3: Equilibre de phases et thermodynamique des solides18/03/2013 Sciences des matériaux 1
  2. 2. Campus centre Rappel• Latome est la « brique élémentaire » de la matière.• Un matériau est donc composé datomes.• On dénombre une centaine datomes différents, une centaine déléments.• Atome, ses propriétés, leur organisation pour former la matière permet de comprendre les principales propriétés des différents matériaux.18/03/2013 Sciences des matériaux 2
  3. 3. Campus centre Rappel• Corps pur: corps ne pouvant pas être décomposé selon les techniques physiques : décantation (laisser un liquide reposer), filtration, distillation (chauffer un liquide pour lévaporer)• Molécule: plus petite quantité dun corps pur• Corps simple: corps pur ne pouvant pas être décomposé selon les techniques chimiques : précipitation, dissolution (décomposition par un liquide, par exemple leau, lalcool, un acide), pyrolyse (décomposition par la chaleur), électrolyse (décomposition par lélectricité)• Atome : plus petite quantité dun corps simple ; une molécule de corps simple peut se composer de plusieurs atomes identiques• Élément : ensemble datomes tous identiques18/03/2013 Sciences des matériaux 3
  4. 4. Campus centre Rappel• Le tableau périodique:18/03/2013 4
  5. 5. Campus centre Rappel• On distingue deux grandes catégories déléments : les métaux et les non-métaux. La séparation est une ligne diagonale allant du bore au polonium.• Lhydrogène, aux très fortes pressions, cristallise et forme un métal, mais ce phénomène nayant pas lieu dans les conditions habituelles sur Terre, il nest habituellement pas considéré comme un métal.• Pour fixer les idées sur labondance des éléments : – l’élément le plus répandu dans l’Univers est l’hydrogène (étoiles et hydrogène interstellaire) ; – l’oxygène et le silicium sont les éléments les plus répandus sur Terre (roches) ; – le cœur de la Terre, le noyau terrestre, est composé de fer (80 %) et de nickel.18/03/2013 Sciences des matériaux 5
  6. 6. Campus centre Les liaisons chimiques• La liaison covalente• La liaison ionique• La liaison métallique• La liaison faible ou secondaire• Le caractère mixte des liaisons18/03/2013 Sciences des matériaux 6
  7. 7. Campus centre Les liaisons chimiques18/03/2013 Sciences des matériaux 7
  8. 8. Campus centre Equilibre de phases et thermodynamique des solides• La matière change détat selon la pression et la température.• Par exemple, leau pure sous pression atmosphérique est sous forme de glace en dessous de 0 °C et sous forme de vapeur au dessus de 100 °C ; le phénomène est un peu plus complexe puisque leau peut sévaporer à température ambiante, mais on na jamais deau liquide au dessus de 100 °C.18/03/2013 Sciences des matériaux 8
  9. 9. Campus centre Les phases• Les substances se présentent sous trois états physiques distincts : la phase gazeuse, la phase liquide et la phase solide.• Les trois phases se distinguent par l’espacement et la mobilité des molécules. Substance Mélange Substance pure Mélange pure gazeuse homogène gazeux liquide homogène liquide 18/03/2013 9 Substance pure solide Mélange hétérogène solide
  10. 10. Campus centre Equilibre de phases et thermodynamique des solides• On s’intéresse aux changements solide-liquide, mais aussi les transformations à létat solide, toujours sous pression atmosphérique.• Nous ne prendrons en compte que la température et la composition chimique de la matière.• Diagramme de phases: c’est un diagramme d’équilibre les variations de température sont infinies est lentes.18/03/2013 Sciences des matériaux 10
  11. 11. Campus centre Diagramme de phases Exemple: eau et sel18/03/2013 Sciences des matériaux 11
  12. 12. Campus centre Les transitions entre les phases18/03/2013 Sciences des matériaux 12
  13. 13. Campus centre Les transitions entre les phasesLétat déquilibre dun corps pur est déterminé par le triplet(p, V, T) ou encore un point dans lespace; lensemble des étatsdéquilibre forme alors une surface. 18/03/2013 Sciences des matériaux 13
  14. 14. Campus centre Diagramme de phase d’un corps pur Pression (kPa) Point critique Solide Liquide Gaz Point triple Température (°C)18/03/2013 Sciences des matériaux 14
  15. 15. Campus centre Diagramme de phase d’un corps purEtat physique: Pression (kPa) 400 Liquide 300 Gaz Solide 200 100 -100 0 100 200 300 Température (°C) 18/03/2013 Sciences des matériaux 15
  16. 16. Campus centre Diagramme de phase d’un corps purTempérature de changement de phase: Pression (kPa) 400 Liquide 300 Gaz Solide 200 100 -100 0 100 200 300 Température (°C) 18/03/2013 Sciences des matériaux 16
  17. 17. Campus centre Diagramme de phase d’un mélange binaire • Il existe une multitude de cas possibles, mais nous nen verrons que les trois principaux : • Diagramme à fuseau unique, dit « à miscibilité complète » ; • Diagramme à eutectique unique ; • Diagramme à eutectique et à eutectoïde.18/03/2013 Sciences des matériaux 17
  18. 18. Diagrammes à Campus centre miscibilité complète18/03/2013 Sciences des matériaux 18
  19. 19. Dans certains cas, les deux éléments forment une solution solide de mêmestructure cristalline, au paramètre de maille près. Cest le cas siles éléments pur cristallisent dans le même réseau ;ont des rayons atomiques proches (écart inférieur à 15 %) ;et ont des propriétés physiques et chimiques proches, en particulier desélectronégativités (capacité à attirer les électrons) proches. 18/03/2013 Sciences des matériaux 19
  20. 20. Diagramme à Campus centre miscibilité partielle18/03/2013 Sciences des matériaux 20
  21. 21. Campus centre Diagramme à miscibilité partielle18/03/2013 Sciences des matériaux 21

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