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Unité d'enseignement : METALLURGIE

» Master Sciences et Génie des Matériaux » Parcours Matériaux, Contrôle et Sécurité

Crédits ECTS : 4
Volume horaire : 38 Heures

Langue d'enseignement Français

- Chimie des métaux et alliages non ferreux Étude de l’extraction des éléments métalliques contenus dans les minerais (métallurgie extractive). Présentation des procédés de pyrométallurgie (diagrammes d’Ellingham), d’hydrométallurgie (équilibre de précipitation en milieu aqueux) et d’électrométallurgie (courbes intensité/potentiel). Étude des structures cristallines et des solutions solides formées par les métaux. Analyse des diagrammes d’équilibre et de l’influence de la composition sur la microstructure des alliages. Élaboration industrielle du nickel, du titane et du zinc. Diagrammes d’Ellingham des composés du carbone et du dihydrogène. Étude des phases cristallines et des microstructures présentes dans les fontes et les aciers (diagramme fer-cémentite). Découverte des diagrammes d’équilibre des alliages cuivre-magnésium, titane-or, nickel-titane, argent-europium et discussion autours de leurs propriétés et usages. Définition de la nomenclature industrielle des aciers. -Corrosion chimique des matériaux Les problèmes de corrosion sont des phénomènes couramment rencontrés dans le domaine industriel. -La première partie abordée concerne les différents principes d’électrochimie : potentiel d’équilibre, potentiel standard, loi de Nernst. Les différentes réactions cathodiques et anodiques sont alors détaillées ainsi que les phénomènes de polarisations, pour aboutir à la description des différents types de corrosion et de passivation et aux méthodes électrochimiques permettant de les étudier. -La deuxième partie du cours traite des cas pratiques de corrosion en décrivant le phénomène et en le corrélant aux principes fondamentaux de corrosion; tels que : la corrosion galvanique, l’influence des facteurs métallurgiques (écrouissage, ségrégation), l’effet du milieu de corrosion, les piles de concentrations, la corrosion par piqûre, corrosion mécanique, corrosion cavitation, la corrosion par les eaux, atmosphérique et par les sols. -La troisième partie du cours apporte des réponses aux problèmes désormais connus, et décrit les différentes méthodes de lutte contre la corrosion. (inhibiteur de corrosion, « design », choix des matériaux, revêtement métallique et non métallique, protection anodique et cathodique, galvanisation). Enfin, la corrosion sèche est abordée par des aspects énergétiques, thermodynamiques et cinétiques, le modèle de « pilling-bedworth » est introduit et permet de mieux appréhender la formation des couches d’oxyde et de leur efficacité comme revêtement protecteur.

Crédits ECTSVolume horaire
Corrosion chimie des matériaux

Les problèmes de corrosion sont des phénomènes couramment rencontrés dans le domaine industriel. La première partie abordée concerne les différents principes d’électrochimie : potentiel d’équilibre, potentiel standard, loi de Nernst. Les différentes réactions cathodiques et anodiques sont alors détaillées ainsi que les phénomènes de polarisations, pour aboutir à la description des différents types de corrosion et de passivation et aux méthodes électrochimiques permettant de les étudier. La deuxième partie du cours traite des cas pratiques de corrosion en décrivant le phénomène et en le corrélant aux principes fondamentaux de corrosion; tels que : la corrosion galvanique, l’influence des facteurs métallurgiques (écrouissage, ségrégation), l’effet du milieu de corrosion, les piles de concentrations, la corrosion par piqûre, corrosion mécanique, corrosion cavitation, la corrosion par les eaux, atmosphérique et par les sols. La troisième partie du cours apporte des réponses aux problèmes désormais connus, et décrit les différentes méthodes de lutte contre la corrosion. (inhibiteur de corrosion, « design », choix des matériaux, revêtement métallique et non métallique, protection anodique et cathodique, galvanisation). Enfin, la corrosion sèche est abordée par des aspects énergétiques, thermodynamiques et cinétiques, le modèle de « pilling-bedworth » est introduit et permet de mieux appréhender la formation des couches d’oxyde et de leur efficacité comme revêtement protecteur.

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    Chimie des métaux & alliages non ferreux

    Étude de l’extraction des éléments métalliques contenus dans les minerais (métallurgie extractive). Présentation des procédés de pyrométallurgie (diagrammes d’Ellingham), d’hydrométallurgie (équilibre de précipitation en milieu aqueux) et d’électrométallurgie (courbes intensité/potentiel). Étude des structures cristallines et des solutions solides formées par les métaux. Analyse des diagrammes d’équilibre et de l’influence de la composition sur la microstructure des alliages. Élaboration industrielle du nickel, du titane et du zinc. Diagrammes d’Ellingham des composés du carbone et du dihydrogène. Étude des phases cristallines et des microstructures présentes dans les fontes et les aciers (diagramme fer-cémentite). Découverte des diagrammes d’équilibre des alliages cuivre-magnésium, titane-or, nickel-titane, argent-europium et discussion autours de leurs propriétés et usages. Définition de la nomenclature industrielle des aciers.

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      Compétences et savoirs enseignés

      Au terme du cours, l’étudiant sera capable de : analyser un problème de métallurgie physique; comprendre et interpréter les phénomènes métallurgiques découlant des différents traitements thermiques appliqués aux aciers, et leurs influences sur les propriétés mécaniques, comprendre les particularités structurale des alliages spéciaux et non-ferreux utilisés pour leur résistance à la corrosion et les relier aux propriétés mécaniques et de corrosion, comprendre et reconnaître les phénomènes de corrosion ainsi que leurs causes et être capable de proposer des solutions permettant de les éviter, tant d’un point de vue design que choix des matériaux et des traitements superficiels. L'objectif est de donner aux étudiants les informations nécessaires à la compréhension de la métallographie et de la métallurgie physique appliquées aux alliages métalliques ferreux (aciers, fontes ferreuses), ainsi que des phénomènes métallurgiques et physiques intervenant lors de la réalisation des traitements thermiques des aciers (connaissances de base et approfondies). L’amélioration des propriétés mécaniques par différents traitements thermiques est également étudiée. Pour la partie ‘corrosion’, l’objectif est d’apporter aux étudiants les informations nécessaires à comprendre les causes de la corrosion et à identifier les moyens permettant de la limiter : alliages spéciaux (y compris non-ferreux), design des équipements, utilisation d’inhibiteurs et de traitements de surface.

      Références Bibliographiques

      J.-P. Baïlon, J.-M. Dorlot - 2000 - Des Matériaux (3e édition) - Montréal - Presses internationales polytechniques ; G. Béranger, G. Henry, G. Sanz - 1994 - Le Livre de l'Acier - Paris - Technique et documentation, Edition Lavoisier ; J.P. Mercier, G. Zambelli, W. Kurz - 1999 - Introduction à la science des matériaux - Lausanne - Presses polytechniques et universitaires romandes ; F. Habashi - 1998 - Alloys : Preparation, Properties, Applications - Weinheim - Wiley-VCH ; M. Colombie et al. - 2000 - Matériaux métalliques-Matériaux industriels - Paris - Editions Dunod ; C. Leroux et l'ATTT - 2004 - Guide de choix des traitements thermiques - Paris – Dunod ; M. Colombie et al. - 2000 - Matériaux métalliques-Matériaux industriels - Paris - Editions Dunod ; C. Leroux et l'ATTT - 2004 - Guide de choix des traitements thermiques - Paris – Dunod ; D.T. Llewellyn, R.C. Hudd - 1998 - Steels : Metallurgy and Applications (3d Edition) - Oxford - Butterworth Heineman ; A. Constant, G. Henry, J.-C. Charbonnier - 1992 - Principes de Base des Traitements Thermiques, Thermomécaniques et Thermochimiques des Aciers - Yvry-sur-Seine - PYC Edition

      Pré-requis obligatoires

      Mathématique, Chimie générale, Thermodynamique (équilibres chimiques, constante d'équilibre, oxydo-réduction; thermodynamique (1er et 2e principes); notions de thermodynamique chimique appliquée aux solides/liquides); Structure cristalline des alliages métalliques et notions de propriétés mécaniques et physiques ; Diagrammes de phases binaires.

      Activités

      DescriptionVolume Horaire
      Cours Magistraux

      - Chimie des métaux et alliages non ferreux :12h CM -Corrosion chimique des matériaux: 7h CM

      19.0

      Travaux Dirigés

      - Chimie des métaux et alliages non ferreux :12 TD  -Corrosion chimique des matériaux :7h TD

      19.0

      Examens

      Durée
      Epreuve terminale écrite