* DfinitionsCramiques. 1- Cramiques traditionnelles. 2- Cramiques techniques.

Matriaux composites. 1- Composites matrices polymres.

Polymres1- Thermoplastiques. 2- Thermodurcissables. 3- Elastomres ou caoutchouc. 4- Proprits mcaniques. 5- Phnomne de fluage. 6- Principales matires

Cours prpar parPr: Khadija Haboubi

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Dfinitions

Un Matriau est une matire d'origine naturelle ou artificielle que l'homme faonne pour en faire des objets. Un Matriau est donc une matire de base slectionne en raison de proprits particulires et mise en uvre en vue d'un spcifique. La nature chimique, la forme (phases en prsence, granulomtrie et forme des particules, par exemple), l'tat de surface , des diffrentes matires premires qui sont la base des matriaux confre ceux-ci des proprits particulires.

Voici quelques exemples de matriaux: Bois - Papiers et cartons - Cramiques, verres -Matire plastique, silicones - Mtaux et alliages mtalliques les composites comme les btons - Pierre.

*Cramiques

*CERAMIQUES un article ayant un corps vitrifi ou non, de structure cristalline ou partiellement cristalline, ou de verre, dont le corps est form de substances essentiellement inorganiques et non mtalliques, et qui est form par une masse en fusion qui se solidifie en se refroidissant, en mme temps ou ultrieurement, par l'action de la chaleur.

Ni mtalliques, ni polymres, ce sont les matires premires les plus abondantes de la crote terrestre et les matriaux les plus anciens utiliss par lhomme. Elles sont trs dures, trs rigides, rsistent la chaleur, lusure, aux agents chimiques et la corrosion, rsistance a la dgradation thermique, lisolation thermique et lectrique. Leur principale inconvnient est la fragilit. Fabrication : Elle comprend en gnral une mise en forme (pressage, moulage, extrusion) suivie par un traitement thermique (cuisson ou frittage).

*Le terme de cramique tant trs large, il englobe une vaste gamme de matriaux : cramiques traditionnelles oxydes purs verres carbures et nitrures ciment et btons matriaux base de CarboneCes matriaux possdent alors une trs large gamme d'applications

*Caractristiques environnementalesDe par leur caractre de matriau neutre et amorphe, les cramiques sont sans danger pour l'homme et pour l'environnement, et nombreuses sont celles qui sont biocompatibles. Elles sont entre autres utilises pour les quipements sanitaires, mdicaux ou alimentaires

Les tapes de fabricationNature des rpercussionsExtraction/stockage des matriaux bruts et des combustibles- Consommation de surfaces et altration des paysages - Pollution des eaux- Stockage des dchets dans les anciennes carriresElimination des dchets liquides et solides- Emissions provenant du stockage des dchets solides, par ex. Poussires filtres - Pollution des eaux par les eaux usesAteliers et moyens de transport- Risque d la manipulation de matires polluantes pour les eaux (solvants par ex.) - Nuisances imputables aux moyens de transport (bruit, voies de raccordement)

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*Quelques caractristiques des cramiques traditionnelles

*CERAMIQUES TRADITIONNELLES : Elles regroupent les ciments, les pltres, les produits base dargile (terre cuites, faence, porcelaine)et les produits de silice(verre, cristal).

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* CERAMIQUES TECHNIQUES : Plus rcentes, elles sont fonctionnelles, usage lectrique, soit structurales usage mcanique ou thermomcanique. Exemples : oxydes dalumine , nitrure de bore ou de silicium Utilisation pour les fibres optiques, mmoires magntiques, outils de coupe, abrasif, isolant

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*Autres matriaux

Polymres et Composites

*MATERIAUX COMPOSITES DfinitionsIls sont composs dun matriaux de base (matrice ou liant : polymre, cramique ou mtal) renforcs par des fibres, ou agrgats, dun autre matriau afin de combiner au mieux les avantages des deux. Les deux corps, de structure diffrente ne se mlangent pas (structure htrogne) au contraire dun alliage (structure homogne). Les deux lments se compltent et donnent un matriau dont lensemble de ces performances est intermdiaire entre celles des constituants et parfois ces performances sont suprieures celles des composants pris sparment

*Composites structuraux

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Nature des compositesConstituantsDomaines dapplication1.Composite matrice organique-Papier, carton-Panneaux de particules-Panneaux de fibres-Toiles enduites-Matriaux dtanchit-Pneumatiques-Stratifis

2.Composites matrice minrale-Bton-Composite carbone-carbone-Composites cramique

3.Composite matrice mtallique4. Sandwiches

Rsine/charges/fibres cellulosiquesRsine / Copeaux de boisRsine/fibres de boisRsine souples/tissusElastomres/bitume/textilesCaoutchouc / toile / acierRsine/charge / fibres de verre, de carbone

Ciment /sable Carbone/fibres de carboneCramique/fibres cramiques

Aluminium/ fibres de bore ou fibres de carboneMtaux, stratifis, etc.

Imprimerie, emballage, etc.MenuiserieBtimentSports, btimentTerrasse, btiment, etc.AutomobileDomaines multiples

Gnie civilAviation, sports,Biomdicale, etc.

Pices thermomcaniquesEspaceDomaines multiples

*Composites

*Le choix dun matriau composite dpend de plusieurs critres :

Caractristiques mcaniques : limite lastique, masse, duret, rsilienceCaractristiques physico-chimiques : comportement la corrosion, vieillissementCaractristiques de mise en uvre : usinabilit, soudabilit, trempabilitCaractristiques conomiques : prix, disponibilit, exprience industrielle

*LES CONSTITUANTS DES MATRIAUX COMPOSITES ORGANIQUES.

Les inclusionsLeur rle est dassurer la fonction physique souhaitesoit mcanique, lectrique, lectromagntique, thermique, etc. Elles peuvent tre sous forme de fibres (fibres de carbone, fibres daramide, fibres de bore, fibres de carbure, fibres de silicium, fibres de verres et fibres mtalliques,) ou sous forme des poudres (le noir de carbone, les poudres mtalliques,). Les matrices organiquesLes matrices organiques (polymres) sont les plus employes dans la fabrication des matriaux composites. Elles sont classes en deux parties: les thermodurcissables (TD) et les thermoplastiques (TP). Ces matrices possdent des proprits trs remarquables, notons par exemple, linertie chimique (rsistance chimique la corrosion), lisolation lectrique et thermique, faible contenu nergtique par rapport aux mtaux,etc.

*Les matrices thermodurcissablesGnralement liquides la temprature ambiante, ils prsentent lavantage de durcir sous leffet dune lvation de la temprature et dun additif appel durcisseur et ne fondent pas (formica). Dans le cas des thermodurcissables, les chanes macromolculaires sont relies entre elles par des ponts rigides plus ou moins longs forms datomes lis entre eux par des liaisons covalentes. Cette structure tridimensionnelle ainsi constitue empche la fusion et llvation de la temprature et ne peut entraner que la dgradation du polymre (rupture des liaisons covalentes).

Les matrices thermoplastiquesIls sont communment appels plastiques. Les thermoplastiques subissent, une temprature plus ou moins leve, un ramollissement ou une fusion. Cette raction est rversible.Les macromolcules sont linaires et lies entre elles par des interactions faibles du type Van Der Waals, cest lexemple du polythylne. Sous leffet de lagitation thermique, il y a facilement rupture de ces liaisons, ce qui provoque un glissement des molcules les unes par rapport aux autres et donc un ramollissement. On dduit que ces polymres sont sensibles leffet de la temprature, mais aussi aux solvants.

*Critres essentiels des matrices TD et TP

*Principales caractristiques mcaniques des fibres de base

*Clich au MEBE dun composite base dpoxyde charg avec 35% du nickel (65x).Thse de doctorat de K.haboubi ( C.N.R.S Bordeaux )

*Exemple: amlioration des proprits lectriques (composites conductrices) .Variation de la rsistivit lectrique en fonction du pourcentage volumique des composites poxyde D/ nickel temprature et pression constantes.Thse de doctorat de K.haboubi ( C.N.R.S Bordeaux )

Graph2

23600000000000

23200000000000

22494000000000

21346700000000

12305000000000

10900000000000

9430000000000

3515800000000

2833300000000

1348900000000

89000000000

2009.0958214145

301.099882648

130.0820462733

80.1518062097

22.0452005128

15.7978146935

Pourcentage volumique du Ni dans l'epoxyde D

Resistivite (W*cm)

Graph1

3.3030006504

2.4787105862

2.11421736

1.9039133136

1.3433140533

1.1985970153

Graph3

23600000000000

23200000000000

22494000000000

21346700000000

12305000000000

10900000000000

9430000000000

3515800000000

2833300000000

1348900000000

89000000000

2009.0958214145

301.099882648

130.0820462733

80.1518062097

22.0452005128

15.7978146935

Nickel (%)

Rsistivit lectrique (W.cm)

Feuil1

pR

02.36E+13

1.11882.32E+13

2.84712.25E+13

5.96552.13E+13

9.90111.23E+13

121.09E+13

159.43E+12

19.9113.52E+12

24.9012.83E+12

29.5091.35E+12

34.858.90E+10logp-pologRtpo

35.9112.01E+03-2.0404816233.3030006504-1.637323809135

36.5853.01E+02-1.79997073342.4787105862

37.8861.30E+02-1.53970367322.11421736

39.9028.02E+01-1.30962669311.9039133136

45.0212.20E+01-0.99908893791.3433140533

49.5931.58E+01-0.83585541751.1985970153

*Le March des Matriaux Composites

*Les polymres

*IntroductionLes matriaux polymres occupent actuellement une place privilgie dans notre vie courante. On les trouve dans la cuisine, dans les voitures, dans nos habits et finalement partout et sous diffrentes formes: matires plastiques, alimentaires, biomdicales, micro-lectronique, ou autres.

Les besoins fortement accrus et de plus en plus varis ont pouss une croissance industrielle importante de ces produits.

Paralllement, il y a eu un dveloppement diversifi des matriaux polymres sous diffrentes formes. Parmi les formes les plus tudies actuellement, les composites constitus de polymre comme matrice charge avec des inclusions. Le rle des inclusions consiste en lamlioration des proprits du matriau ainsi obtenu. A titre dexemple, on peut citer:la rsistance mcanique, la conductivit lectrique, laimantation, les proprits thermiques, thermomcaniques, etc.

*DfinitionsLes polymres composs macromolculaires, acquirent de nos jours, une importance de plus en plus grande, quils soient dorigine naturelle (cellulose, caoutchouc) ou synthtique. Ils constituent une vaste famille des matriaux qui possdent des proprits lectriques, lastiques, mcaniques et thermomcaniques trs variesUn polymre est donc un matriau compos de longues chanes de molcules appeles macromolcules.Une macromolcule est une molcule rsultant de lenchanement covalent de motifs (ou units) monomres, suivant le schma: A-A-A-A-A-A-AA-A-A-A ou (A)n. Exemple:

un polymre fort utilis est le polythylne (PE), cest un matriau demballage par excellence

*Un deuxime polymre trs utilis encore est le polypropylne (PP)Cest un plastique dur. On le retrouve dans tous les matriaux de plomberie.Le polyttrafluorothylne (PTFE). Ce polymre est plus connu sous le nom de Tflon (anti-adhsif). Le polymthacrylate de mthyle (PMMA). On lutilise pour la fabrication de Plexiglas

*Si un seul type de monomre a t utilis pour obtenir un polymre, on dit que cest un homopolymre. Nanmoins, afin damliorer les proprits, on utilise souvent plusieurs monomres. Dans ce cas, le polymre est appel copolymre lorsquon utilise deux types de monomres et terpolymre lorsquon utilise trois types des monomres,...

A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-AHomopolymre de motif monomre A

....A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-.Copolymre de motifs monomres A et B

...A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-CTerpolymre de motifs monomres A, B et C

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