Science et génie des matériaux, édition SI

Table des matières

1   Introduction à la science et au génie des matériaux
1-1  Qu’est-ce que la science et le génie des matériaux ?
1-2  Classification des matériaux
1-3  Classification fonctionnelle des matériaux
1-4  Classification des matériaux en fonction de leur structure
1-5  Effets environnementaux et autres
1-6  Conception et sélection des matériaux

2   Structure atomique
2-1  Pertinence technologique de la structure des matériaux
2-2  Structure de l’atome
2-3  Structure électronique de l’atome
2-4  Tableau périodique des éléments
2-5  Liaison atomique
2-6  Énergie de liaison et distance interatomique
2-7  Différentes formes du carbone : relations entre l’organisation des atomes et les propriétés des matériaux

3   Arrangements atomiques et ioniques
3-1  Ordre à courte distance versus ordre à longue distance
3-2  Matériaux amorphes
3-3  Réseau, motif, maille élémentaire et structure cristalline
3-4  Transformations allotropiques ou polymorphiques
3-5  Noeuds, directions et plans cristallographiques dans la maille élémentaire
3-6  Sites interstitiels
3-7  Structures cristallines des matériaux ioniques
3-8  Structures covalentes
3-9  Techniques de diffraction pour l’analyse de la structure cristalline

4   Imperfections au sein des arrangements atomiques et ioniques
4-1  Défauts ponctuels
4-2  Autres défauts ponctuels
4-3  Dislocations
4-4  Signification des dislocations
4-5  Loi de Schmid
4-6  Influence de la structure cristalline
4-7  Défauts de surface
4-8  Importance des défauts

5   Mouvements atomiques et ioniques dans les matériaux
5-1  Applications de la diffusion
5-2  Stabilité des atomes et des ions
5-3  Mécanismes de diffusion
5-4  Énergie d’activation pour la diffusion
5-5  Vitesse (ou taux) de diffusion [Première loi de Fick]
5-6  Facteurs influençant la diffusion
5-7  Perméabilité des polymères
5-8  Profil de concentration [Deuxième loi de Fick]
5-9  Diffusion et mise en forme des matériaux

6   Propriétés mécaniques : Partie 1
6-1  Enjeux industriels
6-2  Terminologie des propriétés mécaniques
6-3  Essai de traction : Utilisation de la courbe contrainte-déformation
6-4  Propriétés établies par un essai de traction
6-5  Contrainte et déformation réelles
6-6  Essai de flexion pour les matériaux fragiles
6-7  Dureté des matériaux
6-8  Nanoindentation
6-9  Effet de la vitesse de déformation et comportement au choc
6-10  Propriétés établies par un essai de rupture par impact
6-11  Verres métalliques massifs et leur comportement mécanique
6-12  Comportement mécanique à petite échelle
6-13  Rhéologie des liquides

7   Propriétés mécaniques : Partie 2
7-1  Mécanique de la rupture
7-2  L’importance de la mécanique de la rupture
7-3  Caractéristiques microstructurales d’une rupture dans les matériaux métalliques
7-4  Caractéristiques microstructurales d’une rupture dans les céramiques, les verres et les composites
7-5  Analyse de la résistance à la rupture selon la loi de Weibull
7-6  Fatigue
7-7  Résultats d’un essai de fatigue
7-8  Application de l’essai de fatigue
7-9  Fluage, rupture et corrosion sous contrainte
7-10  Évaluation du comportement en fluage
7-11  Utilisation des données de fluage

8   Écrouissage et recuit
8-1  Relation entre l’écrouissage et la courbe contrainte-déformation
8-2  Mécanismes de l’écrouissage
8-3  Propriétés en fonction du taux de travail à froid
8-4  Microstructure, renforcement par texture et contraintes résiduelles
8-5  Caractéristiques du travail à froid
8-6  Les trois étapes du recuit
8-7  Contrôle du recuit
8-8  Recuit et mise en forme des matériaux
8-9  Travail à chaud

9   Solutions solides et équilibre de phases
9-1  Phases et diagramme de phase
9-2  Solubilité et solutions solides
9-3  Conditions pour obtenir une solubilité solide illimitée
9-4  Durcissement par solution solide
9-5  Diagrammes de phases isomorphes
9-6  Relation entre les propriétés et le diagramme de phase
9-7  Solidification d’un alliage à solution solide
9-8  Solidification et ségrégation hors équilibre

10   Durcissement par précipitation et diagrammes de phases eutectiques
10-1  Principes et exemples de durcissement par dispersion
10-2  Composés intermétalliques
10-3  Diagrammes de phases avec réactions à trois phases
10-4  Diagramme de phase eutectique

11   Durcissement par dispersion à l’aide de transformations de phase et de traitements thermiques
11-1  Nucléation et croissance des transformations à l’état solide
11-2  Alliages renforcés en outrepassant la limite de solubilité
11-3  Durcissement par précipitation et vieillissement ou durcissement structural
11-4  Évolution de la microstructure lors du durcissement structural
11-5  Effet de la température et du temps de vieillissement
11-6  Exigences du durcissement structural
11-7  Utilisation à haute température des alliages durcissables par vieillissement
11-8  Transformation eutectoïde
11-9  Contrôle de la réaction eutectoïde
11-10  Transformation martensitique et revenu
11-11  Alliages à mémoire de forme

12   Céramiques
12-1  Liaisons dans les céramiques
12-2  Structures des céramiques cristallines
12-3  Défauts dans les céramiques cristallines
12-4  Défauts dans les céramiques
12-5  Synthèse et mise en forme des céramiques cristallines
12-6  Composés de silice et de silicate

13   Matériaux polymériques
13-1  Classification des polymères
13-2  Polymérisation en chaîne et par étapes
13-3  Degré moyen de polymérisation
13-4  Thermoplastiques typiques
13-5  Relations structure–propriétés des thermoplastiques
13-6  Influence de la température sur les thermoplastiques
13-7  Propriétés mécaniques des thermoplastiques
13-8  Élastomères [Caoutchoucs]
13-9  Polymères thermodurcissables
13-10  Adhésifs
13-11  Mise en forme des polymères et recyclage

14   Composites: Travail d'équipe et synergie entre les matériaux
14-1  Composites renforcés par dispersion
14-2  Composites renforcés par des particules
14-3  Composites renforcés par des fibres
14-4  Caractéristiques des composites renforcés par des fibres
14-5  Mise en forme des fibres et des composites
14-6  Systèmes renforcés par des fibres et leurs applications
14-7  Composites structuraux
14-8  Exemples et applications des composites structuraux
14-9  Structures sandwichs

15   Corrosion et usure
15-1  Corrosion chimique
15-2  Corrosion électrochimique
15-3  Potentiel d’électrode dans les cellules électrochimiques
15-4  Courant de corrosion et polarisation
15-5  Types de corrosion électrochimique
15-6  Protection contre la corrosion électrochimique
15-7  Dégradation microbienne et polymères biodégradables
15-8  Oxydation et autres réactions gazeuses
15-9  Usure et érosion

Sommaire

S’appuyant sur le succès des éditions précédentes, cette édition met l’accent sur une solide compréhension de la structure, des caractéristiques et des propriétés des trois principaux types de matériaux (métaux, céramiques et polymères) et composites. L'auteur explique leur comportement ainsi que la meilleure façon de les utiliser dans l’exercice du métier d’ingénieur. Askeland multiplie les exemples pratiques et établit clairement les liens avec la réalité quotidienne.

Le contenu en quadrichromie reflète les dernières avancées dans le domaine, met en lien les technologies et produits importants et motive l’étudiant à maîtriser une compréhension des matériaux actuellement utilisés en ingénierie.

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