Séance de cours

Diagrammes de phase: Constituants et phases

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Dans cours

MSE-101(b): Matériaux: de la chimie aux propriétés

Ce cours permet l'acquisition des notions essentielles relatives à la structure de la matière, aux équilibres et à la réactivité chimique en liaison avec les propriétés mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques des matériaux. ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de diagrammes de phase en science des matériaux, en se concentrant sur les systèmes binaires et unaires. Il explique la relation entre la température, la composition et les phases présentes dans un système. La séance de cours se penche également sur le calcul des compositions molaires et de masse, la règle de phase de Gibbs et l'enthalpie des changements d'état. En outre, il discute des caractéristiques de la diffusion dans les matériaux et de l'énergie d'activation impliquée. L'instructeur donne un aperçu du comportement des différentes phases dans les systèmes unaires et des transformations énergétiques lors des changements d'état.

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Enseignant·e·s (4)

Michel Rappaz

Après un doctorat en physique du solide (1978) de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), un post-doc à Oak Ridge National Laboratory, Michel Rappaz rejoint l’Institut des matériaux de l’EPFL en 1981. Après un passage de deux ans dans un bureau d’ingénieurs, il revient à l’EPFL en 1984 où il est nommé Professeur titulaire en 1990, puis Professeur ordinaire en 2003. Après sa retraite de l’EPFL en 2015, il est actuellement Professeur émérite et consultant indépendant auprès de divers centres de recherche et industries. Ses principaux centres d’intérêt sont les transformations de phase et la solidification, en particulier le couplage des aspects macroscopiques de transferts de chaleur et de masse à l’échelle des procédés avec les aspects microscopiques de germination-croissance des microstructures et des défauts. Parmi ses diverses réalisations, on peut mentionner le développement d’Automates Cellulaires couplés avec la méthode d’Eléments Finis (modèle CAFE) pour la prédiction des structures de grains en solidification, le développement de modèles granulaires pour la fissuration à chaud, l’application de la méthode de champ de phase pour la compréhension de diverses microstructures, la découverte de la germination assistée dans certains alliages par des phases quasicrystallines, ainsi que de nombreuses études touchant aussi bien les aspects fondamentaux de formation des structures que des aspects plus appliqués des procédés. Certains modèles développés dans son laboratoire ont été commercialisés par une spin-off fondée en 1991 (Calcom SA), faisant partie actuellement du groupe français ESI. Michel Rappaz a initié en 1992 un cours annuel de formation continue en solidification, suivi à ce jour par plus de 900 participants venant d’une quarantaine de pays. Il collabore actuellement avec une autre spin-off du laboratoire fondée en 2014, Novamet SàrL. Michel Rappaz a reçu de nombreux prix et distinctions, en particulier le prix Mathewson de co-auteur (1994) et auteur (1997) de l’American Mineral, Metals and Materials Society (TMS), le prix de la fondation Koerber avec les Profs Y. Bréchet et M. Asbby (1996), la médaille Sainte-Claire Deville (1996) et la Grande Médaille (2011) de la Société Française des Matériaux (SF2M), le prix Bruce Chalmers de la TMS (2002), le prix Mc Donald Memorial Lecture du Canada (2005), la médaille d’or de la Société Européenne des Matériaux (FEMS, 2013) et le prix Brimacombe de la TMS (2015). Il fait partie des “Highly-Cited Authors” de ISI, il est fellow des sociétés ASM, IOP et TMS, et a écrit plus de 200 publications et deux livres.

Arianna Marchioro

Source officielle

Concepts associés (32)

Diagramme de phase

Un diagramme de phase, ou diagramme de phases, est une représentation graphique utilisée en thermodynamique, généralement à deux ou trois dimensions, représentant les domaines de l'état physique (ou phase) d'un système (corps pur ou mélange de corps purs), en fonction de variables, choisies pour faciliter la compréhension des phénomènes étudiés. Les diagrammes les plus simples concernent un corps pur avec pour variables la température et la pression ; les autres variables souvent utilisées sont l'enthalpie, l'entropie, le volume massique, ainsi que la concentration en masse ou en volume d'un des corps purs constituant un mélange.

Phase (thermodynamique)

thumb|right|Un système composé d'eau et d'huile, à l'équilibre, est composé de deux phases distinctes (biphasique). En thermodynamique, on utilise la notion de phase pour distinguer les différents états possibles d'un système. Selon le contexte et les auteurs, le mot est utilisé pour désigner plusieurs choses, parfois de natures différentes, mais étroitement liées. Si un système thermodynamique est entièrement homogène, physiquement et chimiquement, on dit qu'il constitue une seule phase.

Règle des phases

En physique, et particulièrement en thermodynamique chimique, la règle des phases (ou règle des phases de Gibbs, ou règle de Gibbs) donne le nombre maximum de paramètres intensifs qu'un opérateur peut fixer librement sans rompre l'équilibre d'un système thermodynamique. Ce nombre de paramètres indépendants est appelé variance. Les paramètres sont choisis le plus souvent parmi la pression, la température et les concentrations des diverses espèces chimiques dans les diverses phases présentes.

Système unaire

Le système unaire aussi appelé système monadique est un système de numération permettant l'écriture des entiers naturels en ne disposant que d'un unique symbole représentant l'unité. Un entier s'écrit par juxtaposition de la quantité correspondante de copies du symbole. Ainsi 6 s'écrit |||||| où | est le symbole utilisé pour représenter l'unité. Les opérations s'effectuent ainsi : L'addition de deux entiers naturels se traduit par la concaténation des séquences de symboles correspondantes.

Système de numération

vignette|Table d'équivalence entre le système de numération de Kaktovik (utilisant une base 20) et le système décimal. Un système de numération est un ensemble de règles qui régissent une, voire plusieurs numérations données. De façon plus explicite, c'est un ensemble de règles d'utilisation des signes, des mots ou des gestes permettant d'écrire, d'énoncer ou de mimer les nombres, ces derniers étant nés, sous leur forme écrite, en même temps que l'écriture, de la nécessité d'organiser les récoltes, le commerce et la datation.

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Fabien Sorin

Sep 2002-Oct 2007 Ph.D., Department of Materials Science and Engineering, MIT, USA. Supervisor: Prof. Yoel Fink; Thesis: Multi-material, Multifunctional Fiber Devices. After graduating with an engineering degree and a Master of Science in Physics from the Ecole Polytechnique in Palaiseau, France, Prof. Sorin joined the department of Materials Science and Engineering at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, USA for his graduate studies. He worked as a research assistant in the Photonic Bandgap Fibers and Devices Group of Professor Yoel Fink and graduated with a PhD in 2008. His PhD thesis led to the development of a new class of fiber material and devices and he was a pioneer of the field of multi-material fibers. Mar 2008-Oct 2010 Postdoctoral Associate and Research Scientist, Research Laboratory of Electronics, MIT. He then joined the Research Laboratory of Electronics at MIT as a Postdoctoral Associate, and continued as a Research Scientist associate, where he conducted independent research in the emerging field of multi-material fibers and was involved and led a variety of projects in fundamental research as well as in collaborations with local start-ups. Apr 2011 Feb 2013 Research Engineer, Saint-Gobain Recherche, Aubervilliers, France. Surface du Verre et interface Group In 2011, prof. Sorin returned to Europe and joined the company Saint-Gobain in the Saint-Gobain Recherche center, its biggest research center located near Paris in France. As a research engineer, he developed a new research thrust investigating new photonic materials and nanostructures for the energy and building industries. In particular, he and colleagues developed innovative processing approaches to deploy photonic nanostructures for light management over large area substrates, for applications in energy harvesting and saving, and for building materials and windows. Mar 2013 Present Assistant Professor tenure-track, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Switzerland. Head of the Photonic materials and fibre devices laboratory (FIMAP) Since March 2013, he is in the department of Materials Science (IMX) at the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) as an assistant professor tenure-track. He is starting a research group on photonic materials and fiber devices (FIMAP), continuing on developing innovative materials processing approaches and photonic device architectures to develop new solutions in energy harvesting, saving and storage, in sensing and monitoring, health care and smart fabrics.

Concepts associés (32)

Diagramme de phase

Phase (thermodynamique)

Règle des phases

Système unaire

Système de numération

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