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  • LES MATRIAUX DANS LES TRANSPORTS

    I Familles de matriaux II Proprits physico-chimiques des matriaux

  • I. Familles de matriaux

    Activit p 172

  • Matriaux

    Inorganiques Organiques

    Naturels : - Laine

    - Bois

    - Caoutchouc

    - Cuir

    - Coton

    Synthtiques : - Elastomres Caoutchouc

    - Thermoplastiques polythylne

    - Thermodurcissables polyesters

  • Non mtalliques : - Monocristallins (quartz, silicium, )

    - polycristallins (cramiques, pierres naturelles, ciment, )

    -Amorphes : -(verre, fibres optiques )

    Mtalliques : - Fer

    - Acier (Fe + C)

    - Mtaux ne contenant pas de fer (Al, Cu) et alliages

    Matriaux Inorganiques

  • On peut combiner ces diffrents matriaux pour les meilleures de leur proprits, en ralisant des matriaux composites.

    Pneu Bton

    armature arm

    en acier

    Mtaux et alliages

    Polymres Cramiques et

    verres

    Composites

    Polymres chargs (fibre de

    verre + polyester)

  • Exemple le silicium

    monocristallin

    polycristallin

    Poudre

  • Exemple de matriau composite : bandes de polymres renforcs de fibres de carbone (PRC) pour le renforcement des ouvrages de construction.

  • Exemple : rsine (polyester) renforce de fibre de verre pour remplacer le bton arm des tablier des ponts. Grande facilit et rapidit de mise en place

  • Grce des matriaux composites, on peut rduire la masse dun vhicule de 110 kg. Soit, un gain de 45 % par rapport une structure en acier conventionnelle. Plastic Omnium a utilis des thermoplastiques et des composites hautes performances

  • II. Proprits Physico-chimique des matriaux

  • 1. Proprits thermiques

    a. Contraintes thermiques Un changement de temprature entraine une

    modification de la distance interatomique : la plupart des matriaux se dilatent en chauffant et se contractent en refroidissant.

    Lallongement L sexprime Lo : longueur initiale en m : coefficient de dilatation linique (C-1) : variation de temprature (C) Ces dilatations font apparatre un phnomne de

    fatigue du matriau qui peut engendrer des fissures voire une rupture.

    L = Lo

  • b. Cas des Polymres

    Les proprits des polymres dpendent de la nature des monomres qui les constituent et de la faon dont ils sont lis.

    Leurs proprits thermiques dpendent des tempratures auxquelles les liaisons intermolculaires se rompent.

    On distingue les polymres thermoplastiques ( passent de rigide flexible quand on les chauffe) et les thermodurcissables ( se rigidifient quand on les chauffe).

  • 2. Proprits mcaniques

    Lorsquon applique une contrainte mcanique statique de traction le matriau fini par casser. Cest la rupture (point D sur la courbe)

    Dans le cas ou on applique une contrainte cyclique voluant au cours du temps, la rupture du matriau apparat pour une contrainte mcanique plus faible: cest le phnomne de fatigue.

  • : Contrainte mcanique en Pa. : Elongation, en % de la longueur initiale. D : Point de rupture.

  • 3. Proprits chimiques

    a . Rsistance au feu.

    La rsistance au feu indique la dure pendant laquelle un objet peut assurer sa fonction.

    Elle est lie la solidit des liaisons inter et intra molculaires.

    Elle est lie galement la nature chimique des matriaux qui en font des combustibles ou non.

  • b. Vieillissement d aux UV.

    Le comportement face au vieillissement dun matriau dpend de sa nature chimique.

    Lexposition aux UV entraine des ractions chimiques qui laltrent.

    On y ajoute alors des adjuvants aux matriaux sensibles aux UV pour allonger leur dure de vie.

    Voir activit.

  • c. La corrosion

    La corrosion est une oxydation qui se produit principalement sur les mtaux.

    Elle correspond la transformation du mtal en ion mtallique : M = Mn+ + n

    Lchelle doxydorduction permet de prvoir si un oxydant peut corroder un mtal ou non.

  • Les acides peuvent-ils corroder le zinc et le cuivre?

    Le dioxygne de lair peut-il corroder le cuivre et le zinc?

    Les ions H+ peuvent corroder Zn mais pas Cu (rgle du gamma).

    Le dioxygne peut oxyder le zinc comme le cuivre.

    E en Volt (V)

    H+ H2 0V

    Cu 0,34 V

    - 0,76 V Zn

    Cu2+

    Zn2+

    Oxydant le plus fort

    Rducteur le plus fort

    H2O 1,23 V

    O2

  • Protection contre la corrosion On peut protger les matriaux de la corrosion de diffrentes manires :

    Physiquement, en le recouvrant dune couche non poreuse (peinture) et isolante lectriquement.

    Par passivation ou anodisation en formant une couche doxyde non poreux la surface du mtal.

    Par dpt mtallique, en dposant en surface un mtal plus rsistant la corrosion.

    Par anode sacrificielle, en connectant le mtal un autre plus susceptible dtre oxyd (plac plus bas dans lchelle) qui sera corrod en premier.

  • FIN