Introduction à la Science des Matériaux

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Questions and Answers

Qu'est-ce qui se passe quand un matériau subit une déformation plastique?

La déformation plastique est une déformation permanente, qui ne disparaît pas après le retrait de la charge appliquée.

Expliquez pourquoi le comportement plastique des métaux est important.

Le comportement plastique des métaux est important car il affecte la résistance, la déformation et la rupture des matériaux.

Quel est le facteur déterminant pour l'apparition de la striction?

  • La température
  • Le rapport entre la contrainte et la variation de la section (correct)
  • Le type de matériau
  • La force appliquée

Quelle est la différence entre la courbe conventionnelle de traction et la courbe rationnelle de traction?

<p>La courbe conventionnelle de traction représente la contrainte en fonction de l'allongement mesuré, tandis que la courbe rationnelle de traction utilise l'allongement réel du matériau.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de l'écrouissage sur les propriétés d'un matériau?

<p>L'écrouissage augmente la résistance du matériau à la déformation, la rendant plus dure et plus résistante à la rupture.</p> Signup and view all the answers

Les dislocations sont des défauts linéaires dans la structure cristalline d'un matériau.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Expliquez le rôle d'un vecteur de Burgers dans la description d'une dislocation.

<p>Le vecteur de Burgers représente la magnitude et la direction du déplacement atomique associé à une dislocation.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que la loi de Schmid et Boas?

<p>La loi de Schmid et Boas décrit le glissement des dislocations sous l'effet d'une contrainte appliquée.</p> Signup and view all the answers

Expliquez le concept de «durcissement par solution solide».

<p>Le durcissement par solution solide se produit lorsque des atomes d'une autre espèce sont ajoutés à la structure cristalline d'un matériau, augmentant ainsi sa résistance à la déformation.</p> Signup and view all the answers

Expliquez la différence entre le fluage primaire, le fluage secondaire et le fluage tertiaire.

<p>Le fluage primaire est un stade transitoire où la vitesse de déformation diminue avec le temps. Le fluage secondaire est un stade stationnaire où la vitesse de déformation est constante. Le fluage tertiaire est un stade où la vitesse de déformation augmente jusqu'à la rupture.</p> Signup and view all the answers

Expliquez la loi de Hall-Petch.

<p>La loi de Hall-Petch décrit la relation entre la résistance à la déformation et la taille des grains dans un matériau.</p> Signup and view all the answers

Expliquez le mécanisme de durcissement par précipités.

<p>Le durcissement par précipités se produit lorsque des particules microscopiques, appelées précipités, sont dispersées dans la structure cristalline d'un matériau.</p> Signup and view all the answers

Comment la diffusion à l'état solide affecte-t-elle le fluage?

<p>La diffusion à l'état solide permet le mouvement des atomes à travers le réseau cristallin, contribuant ainsi aux mécanismes de fluage, notamment la montée des dislocations et le glissement intergranulaire.</p> Signup and view all the answers

Expliquez le paramètre de Larson-Miller.

<p>Le paramètre de Larson-Miller est un outil pour extrapoler le temps à rupture sous fluage à partir de données obtenues à d'autres températures.</p> Signup and view all the answers

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Flashcards

Plasticité

Capacité des matériaux à subir une déformation permanente sans rupture.

Courbe de traction

Représente la relation entre la contrainte et la déformation lors d'un essai de traction.

Striction

Réduction localisée de la section d’un matériau soumis à la traction.

Dislocation

Défaut linéaire dans un cristal qui permet la plasticité.

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Durcissement par écrouissage

Augmentation de la résistance d'un métal lorsqu'il est déformé plastiquement.

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Critères de plasticité

Règles définissant les conditions sous lesquelles un matériau devient plastique.

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Surface de charge

Frontière dans l'espace des contraintes séparant les états élastiques et plastiques.

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Fluage

Déformation lente et permanente d'un matériau sous une charge constante sur une longue durée.

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Densité de dislocation

Mesure de la quantité de dislocations par unité de volume dans un matériau.

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Limite élastique (Re)

Point au-delà duquel un matériau commence à se déformer plastiquement.

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Rupture

Point où un matériau se casse après avoir été déformé.

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Allongement à rupture (Ar)

Mesure de la déformation maximale subie par un matériau avant rupture.

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Comportement plastique

Réaction d'un matériau aux forces appliquées entraînant des déformations permanentes.

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Essai de traction

Expérience visant à mesurer la résistance et la ductilité d'un matériau en le tirant.

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Contrainte (σ)

Force par unité de surface agissant sur un matériau.

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Déformation (ε)

Changement dimensionnel d'un matériau causé par une contrainte.

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Loi de comportement

Relation mathématique entre contrainte et déformation dans un matériau.

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Coefficient de résistance plastique (K)

Paramètre mesurant la résistance d'un matériau à déformation plastique.

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Exposant d'écrouissage (M)

Mesure de la manière dont la résistance d'un matériau augmente avec la déformation.

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Limite de résistance (RP)

Maximum de contrainte qu'un matériau peut supporter avant rupture.

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Contrainte normale axiale

Force axiale appliquée par unité de surface sur un matériau.

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Comportement élastique

Réaction d'un matériau qui revient à son état initial après une déformation.

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État initial σij=0

Condition où aucune contrainte n'est appliquée sur le matériau.

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Trajectoire de charge

Chemin suivi par un matériau lorsqu'il est soumis à une contrainte variable.

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Domaine élastique

Région dans l'espace des contraintes où le matériau se comporte de manière élastique.

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Essai de fluage

Mesure de la déformation d'un matériau sous une charge constante au fil du temps.

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Modèle Ramberg-Osgood

Modèle mathématique décrivant le comportement plastique des matériaux.

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Éprouvette de traction

Échantillon standard utilisé pour réaliser un essai de traction.

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Study Notes

Introduction to Materials Science

  • The presentation, given by Gael Sattonnay, focuses on the plastic behavior of metals.
  • The goal is to understand and model the plastic behavior in calculations, using Finite Element Analysis (FEA), for accurate results.
  • Current calculations often assume elastic linear behavior, but this is not always accurate.

Plasticity

  • General aspects:
    • Macro-plasticity, focusing on tensile testing.
    • Conventional/rational tensile curve.
    • Necking (striction) during plastic deformation.
    • Plasticity origin: dislocations.
    • Mechanisms of hardening.
    • Constitutive laws.
    • Plasticity criteria: Tresca and Von Mises.
    • Load surface and work hardening.
    • Creep.

Importance of Plastic Behavior

  • This is crucial for analyzing structures (e.g., car components, railway axles), predicting deformations and failures.
  • It is used in manufacturing processes (e.g., metal forming).

Dislocations

  • Defects in crystalline structure.
  • Edge and screw.
  • Mixed type of dislocations.
  • Burgers vector.
  • Line vector.
  • Obstacle to plastic deformation.

Dislocation Density

  • A significant factor influencing material properties.
  • Metal before deformation (recrystallized metal): ~ 106 to 108 cm-2.
  • Highly deformed metal: ~ 1011 to 1012 cm-2.

Plastic Deformation

  • Occurs on atomic plans.
  • Dislocations move on slip systems (crystallographic planes/directions).
  • Creates strain.
  • Formation of slip bands.

Plastic Behavior

  • The behavior of monocrystals.
  • The formation of slip systems and bands.
  • Motion of dislocations.
  • The role of dislocation density.
  • The presence of local rupture for dislocation movement.
  • Importance of stress on dislocation motion.

Hardenening Mechanisms

  • Intrinsic:
    • Work hardening.
    • Resistance of grain boundaries.
  • Extrinsic:
    • Precipitation hardening.
    • Solid solution hardening.
  • Effect of lattice resistance (peirls-nabarro force).

Hardenening: Solution Strengthening

  • Differences in atomic radii between solute and solvent creates stress fields.
  • Impedes dislocation movement.
  • Increases yield strength.

Hardenening: Grain Size Refinement

  • Smaller grain size increases strength according to Hall–Petch relationship.
  • Barrier effect.
  • Enhanced resistance to dislocation motion.

Hardenening: Precipitation

  • Formation of small, hard particles impedes dislocation movement.
  • Important for many alloys.

Constitutive Laws

  • Mathematical expressions describing the relationship between stress and strain, considering both elastic and plastic behavior.
  • Examples: Ramberg-Osgood equation, Ludwik equation.

Plasticity Criteria

  •  Tresca criterion (maximum shear stress).
  • Von Mises criterion (equivalent stress).

Load Surface and Hardening

  • Describes the boundaries of elastic and plastic deformation.

Creep

  • Time-dependent deformation under constant load and elevated temperature.
  • Primary, secondary, and tertiary stages.
  • Affected by temperature and applied stress.

Diffusion in Solids

  • Atomic movement in solids.
  • Atomic migration.
  • Influences the rate of creep.

Diffusion Mechanisms

  • Vacancy diffusion.
  • Interstitial diffusion.
  • Correlation to creep.

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