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La science des matériaux regroupe l'étude et la mise en œuvre des matériaux qui constituent les objets qui nous entourent : métaux, polymères, céramiques, etc. Elle repose sur la relation entre les propriétés, les performances d'un matériau et sa morphologie structurale. La connaissance et la maîtrise des phénomènes microscopiques (diffusion, arrangement des atomes, recristallisation, apparition de phases, etc.) confèrent aux scientifiques et aux industriels la possibilité d'élaborer des matériaux aux propriétés et aux performances voulues.

La science des matériaux est au cœur de beaucoup des grandes révolutions techniques.

 Lumière sur...
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Houille

La houille est une roche carbonée sédimentaire correspondant à une qualité spécifique de charbon, intermédiaire entre la lignite et l'anthracite (soit 80 à 90 % de carbone). De couleur noirâtre, elle provient de la carbonisation d'organismes végétaux et peut donc servir de combustible fossile. Ce combustible est utilisé depuis le XIe siècle et son extraction dans les mines a rendu possible la révolution industrielle au XIXe siècle.

La houille est surtout utilisée actuellement :

  • dans les centrales thermiques utilisées pour la production d'électricité ou le chauffage urbain ;
  • dans la sidérurgie, essentiellement pour la fabrication du coke utilisé dans les hauts-fourneaux; entre 600 et 700 kg de charbon sont nécessaires pour produire une tonne d'acier ;
  • le chauffage individuel au charbon est en recul par rapport à d'autres sources d'énergie.

L'utilisation du charbon dans les centrales thermiques est très importante ; ces centrales fournissent 40 % de la production mondiale d'électricité, la moitié aux États-Unis et en Allemagne.

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 Image du mois
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nodules de plomb
Purs nodules de plomb, raffinés par électrolyse, à coté d'un cube d'un cm3 de plomb pur, pour comparaison de taille.

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Métaux et alliages

Ferreux : Fer • Acier • Acier inoxydable • Fonte
Cuivreux : Cuivre • Bronze • Laiton • Cuproaluminium • Cupronickel • Maillechort • Billon • Zamak
Précieux : Or • Argent • Platine • Rhodium • Ruthénium • Palladium • Rhénium • Osmium • Iridium
Autres : Aluminium • Cadmium • Cobalt • Chrome • Gallium • Magnésium • Titane • Plomb • Rhénium • Étain • Manganèse • Molybdène • Mercure • Nickel • Tantale • Niobium • Zinc • Zirconium  Vanadium

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Polymères

Thermoplastique : Polyoléfine (PO) • Polyéthylène (PE) • Polypropylène (PP) • Polycarbonate (PC) • Polychlorure de vinyle (PVC) • Polystyrène (PS) • Polyamide (PA) • Polytétrafluoroéthylène (PTFE) • Polytéréphtalate d'éthylène (PET) • Polyoxyméthylène (POM) • Polyvinyle de butyral (PVB)
Thermodurcissable : Polyester • Mélamine • Époxyde • Phénoplastes (Bakélite) • Polyuréthane (PUR) • Polyépoxyde (Araldite) • Éthylène-acétate de vinyle (EVA)
Élastomère : Caoutchouc naturel • Styrène-butadiène • Polyuréthane • Éthylène-propylène • Polyisobutylène (PIB) • Néoprène (CR) • Styrène-butadiène

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Céramiques

Classique : Verre • Porcelaine • Faïence
Technique : Alumine • Carbure de bore • Carbure de silicium • Dioxyde d'uranium • Dioxyde de zirconium • Ferrite • Nitrure d'aluminium • Nitrure de bore • Nitrure de silicium • Oxyde de magnésium • Oxyde magnétique de fer • Oxyde de zinc • Saphir • Vitrocéramique


Composite 3d.png
Composites

Renforts : Fibre de verre • Fibre de carbone • Fibre d'Aramide • Fibre végétale
Matrices : Matrice métallique • Polyester • Vinylester • Phénoplaste • Époxy • Polyimide

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Procédés

Obtention et Transformation : Calandrage • Enduction • Extrusion • Forgeage • Frittage • Injection • Laminage • Pultrusion • Rotomoulage • Soufflage • Thermoformage
Assemblage : Soudage • Brasage • Clinchage • Frettage
Traitement de surface : Galvanoplastie • Dépôt chimique en phase vapeur (CVD) • Dépôt physique par phase vapeur (PVD) • Electron beam physical vapor deposition (EBPVD) • Pulvérisation cathodique • Épitaxie par jet moléculaire (MBE) • Cémentation • Nitruration • Sablage • Grenaillage • Polissage • Brunissage

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Caractérisation

Essai mécanique : Traction • Compression • Résilience • Flexion • Fatigue • Fluage • Analyse mécanique dynamique (AMD) • Cisaillement
Essai de dureté : Vickers • Brinell • Rockwell • Knoop • Shore • Échelle de Mohs
Essai non destructif : Examen visuel (VT) • Contrôle par ressuage (PT) • Ultrasons (UT) • Émission acoustique (AT) • Thermographie (IRT) • Courants de Foucault (ET) • Magnétoscopie (MT) • Radiographie
Microscopie : Optique • Optique en champ proche • Électronique à balayage (MEB) • Électronique en transmission (MET) • À effet tunnel • À force atomique (AFM)
Analyse physico-chimique : Métallographie • Radiocristallographie (DRX) • Fluorescence X (XRF) • Spectrométrie d'étincelage • Spectrophotométrie • Colorimétrie • Thermogravimétrique (ATG) • Thermodifférentielle (ATD) • Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)

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Propriétés

Physique : Masse volumique • Masse atomique • Composition • Indice de réfraction • Longueur de radiation
Electrique : Conductivité électrique • Constante diélectrique • Résistivité •
Thermique : Température de fusion • Dilatation thermique • Conductivité thermique • Chaleur spécifique • Chaleur latente
Mécanique : Allongement à la rupture • Coefficient de Poisson • Dureté • Module de Young • Limite d'élasticité • Résilience • Compressibilité • Viscosité • Fluage
Magnétique : Perméabilité magnétique • Susceptibilité magnétique • Température de Curie

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