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Portail des sciences des matériaux

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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.

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Lumière sur ...
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Échelle de Mohs

L'échelle de dureté de Mohs fut inventée en 1812 par le minéralogiste allemand Friedrich Mohs afin de mesurer la dureté des minéraux. Elle est basée sur dix minéraux facilement disponibles.

Comme c'est une échelle ordinale, on doit procéder par comparaison (capacité de l'un à rayer l'autre) avec deux autres minéraux dont on connaît déjà la dureté. Cette échelle n'est ni linéaire ni logarithmique.

Les dix minéraux de l'échelle de Mohs sont 1 (talc), 2 (gypse), 3 (calcite), 4 (fluorine), 5 (apatite), 6 (orthose), 7 (quartz), 8 (topaze), 9 (corindon) et 10 (diamant).

Il existe aussi une échelle comportant 15 classes, destinée à remédier au manque de régularité de l'échelle de Mohs. Il existe plusieurs échelles de dureté expérimentales dont les degrés sont déterminés expérimentalement par indentation (au moyen d'un poinçon de diamant de forme déterminée). On pourra citer par exemple l'échelle de Knoop, l'échelle de Brinell, l'échelle de Rockwelletc. qui sont appliquées en fonction des matériaux étudiés. Il existe enfin des classifications absolues en fonction de paramètres physiques précis (module de compressibilité ou module de cisaillement).

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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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Structure cubique centrée.svg
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

Syndiotactic polypropene.png
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

Silicon-carbide-3D-balls.png
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 • Céramique • Polyester • Vinylester • Phénoplaste • Époxy • Polyimide

Écrouissage.png
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

Traction curve.svg
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)

Alpha lowercase.svg
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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Exemple de matériau composite.
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Traction curve, base on this picture
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Private photo released into public domain. Most probably a modern fake.
Lead electrolytic and 1cm3 cube.jpg
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Purs (99,989 %) nodules de plomb, raffinés par électrolyse, à coté d'un cube d'un cm3 de plomb de pureté (99,989 %), pour comparaison de taille.
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Auteur/Créateur: Djhé, Licence: CC BY-SA 3.0
Écrouissage
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Diagramme binaire générique avec eutectique
  • L : liquide ;
  • TA : température de fusion de A pur ;
  • TB : température de fusion de B pur ;
  • α : solution solide de B dans A;
  • β : solution solide de A dans B;
  • E : eutectique.
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Lowercase alpha