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Matériaux Propriétés: Ductilité, Dureté, Robustesse

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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 la relation entre la chimie des matériaux et leurs propriétés, en se concentrant sur la ductilité, la dureté et la ténacité dans les métaux, les polymères et la céramique. Il explique des concepts tels que la rupture ductile, le facteur d'intensité de contrainte et la ténacité, ainsi que le rôle des dislocations dans la déformation plastique et le stockage d'énergie. La séance de cours traite également des mécanismes de durcissement dans les matériaux, tels que le durcissement de la solution solide, le durcissement du travail et le durcissement des précipitations. Il explore comment les limites des grains et les mouvements de dislocation affectent la résistance des matériaux, et les différentes étapes de la déformation en traction dans les métaux. En outre, il se penche sur le comportement des polymères dans différentes plages de température et vitesses de déformation.

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Enseignant·e·s (4)

Roland Logé

Roland Logé is an associate professor at EPFL, with a primary affiliation to the Materials Institute, and a secondary affiliation to the Microengineering Institute. After graduating in 1994 at UCL (Belgium) in Materials Engineering, he earned a Master of Science in Mechanics in 1995, at UCSB Santa Barbara (USA). He received his PhD at Mines Paristech-CEMEF (France) in 1999, where he specialized in metal forming and associated microstructure evolutions. After a postdoc at Cornell University (USA) between 1999 and 2001, he entered CNRS in France. In 2008, he was awarded the ALCAN prize from the French Academy of Sciences, together with Yvan Chastel. In 2009 he became head of the Metallurgy-Structure-Rheology research group at CEMEF. In 2011, he launched a “Groupement de Recherche” (GDR), funded by CNRS, networking most of the researchers in France involved in recrystallization and grain growth. In 2013, he became Research Director at CNRS. In March 2014 he joined EPFL as the head of the Laboratory of Thermomechanical Metallurgy.

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.

Source officielle

Proximité ontologique

Génie chimique

Science des matériaux: Deformation of materials

Concepts associés (32)

Durcissement structural

Le durcissement structural est comme son nom l'indique un procédé permettant de durcir un alliage de métaux. Il nécessite un alliage métastable, dont la forme stable à température ambiante est un composé intermétallique constitué de deux phases différentes. Un recuit à l'intérieur du nez du diagramme TTT entraîne la germination de précipités de différentes nouvelles phases plus ou moins stables. Ces précipités, qu'ils soient cohérents ou incohérents avec la phase principale constituent des obstacles sur le chemin des dislocations ce qui augmente la dureté ainsi que les propriétés en traction du matériau.

Déformation plastique

La théorie de la plasticité traite des déformations irréversibles indépendantes du temps, elle est basée sur des mécanismes physiques intervenant dans les métaux et alliages mettant en jeu des mouvements de dislocations (un réarrangement de la position relative des atomes, ou plus généralement des éléments constitutifs du matériau) dans un réseau cristallin sans influence de phénomènes visqueux ni présence de décohésion endommageant la matière. Une des caractéristiques de la plasticité est qu’elle n’apparaît qu’une fois un seuil de charge atteint.

Hardening (metallurgy)

Hardening is a metallurgical metalworking process used to increase the hardness of a metal. The hardness of a metal is directly proportional to the uniaxial yield stress at the location of the imposed strain. A harder metal will have a higher resistance to plastic deformation than a less hard metal. The five hardening processes are: The Hall–Petch method, or grain boundary strengthening, is to obtain small grains. Smaller grains increases the likelihood of dislocations running into grain boundaries after shorter distances, which are very strong dislocation barriers.

Écrouissage

droite|vignette|Laminage : l'amincissement provoque un durcissement du métal. Lécrouissage d'un métal est le durcissement d'un métal ductile sous l'effet de sa déformation plastique (déformation permanente). Ce mécanisme de durcissement explique en grande partie les différences de tenues et résistance entre les pièces métalliques obtenues par corroyage (c'est-à-dire par déformation plastique : laminage, tréfilage, forgeage) et les pièces de fonderie (simplement coulées dans un moule).

Ductilité

La ductilité est la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. La rupture se fait lorsqu'un défaut (fissure ou cavité) devient critique et se propage. Un matériau qui présente une grande déformation plastique à rupture est dit ductile, sinon il est dit fragile. C'est une propriété dite « purement géométrique » : elle ne caractérise qu'un allongement à la rupture (sans unité, ou l'allongement en mètre si la longueur pour l'essai de ductilité est normalisée), indépendamment de l'énergie ou de la contrainte nécessaire à cette rupture.

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Séances de cours associées (32)

Propriétés mécaniques des matériaux : Limites élastiques et dislocations

Couvre la limite élastique, les dislocations et les mécanismes de plasticité des matériaux.

Matériaux: de la chimie aux propriétés

Explore le comportement des matériaux sous contrainte, couvrant la déformation plastique, l'élasticité et les mécanismes de renforcement.

Lamination: déformation, ductilité et luxations

Explore la stratification, la ductilité, la déformation plastique et les dislocations dans les matériaux, en mettant l'accent sur les effets de la vitesse de déformation et de la température.

Mécanismes de durcissement des métaux

Explore les mécanismes de durcissement des métaux, les joints de grains, la plasticité des polymères, la céramique et les méthodes d'essai de dureté.

Plasticité des matériaux

Explore la plasticité des matériaux, en se concentrant sur le comportement de déformation, les dislocations et les propriétés mécaniques des métaux, des céramiques et des polymères.

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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)

Durcissement structural

Déformation plastique

Hardening (metallurgy)

Écrouissage

Ductilité

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