LES FAMILLES DE MATÉRIAUX

NOUVEAUX MATÉRIAUX

nanomatériaux

poudre, aérosol ou quasi-gaz, suspension liquide, gel possédant des propriétés particulières à cause de sa taille

ex : nanofibre de carbone dans le domaine de la conductivité électrique, nanofeuilles de verre pour les disques optiques, nanocristal pour les microprocesseurs...

nouveaux matériaux composites

applications principales dans le transport aérien, maritime et ferroviaire, le bâtiment, l'aérospatial ainsi que les sports et loisirs

bonne tenue mécanique comparable aux matériaux homogènes comme l'acier

faible masse volumique

composites à matrices métalliques (CMM)

alliages métalliques renforcés par des fibres de carbone ou de verre

ex : aluminium renforcé par de la fibre de verre (A380)

composites à matrices céramiques (CMC)

applications de très haute technicité

résistance aux hautes températures

utilisés par le spatial, le nucléaire, le militaire ainsi que le freinage

matériaux hybrides organiques-inorganiques

nanocomposites à l'échelle moléculaire

domaine des matériaux conducteurs, de l'optique, du médical et du pharmaceutique

POLYMÈRES ou MATIÈRES PLASTIQUES

naturels

résine

caoutchouc...

synthétiques

thermoplastiques

très utilisés

ramollissent et se déforment à la chaleur

peuvent être refondus et remis en oeuvre un grand nombre de fois

ex : PTFE (polytétrafluoroéthylène) plus connu sous le nom de Téflon, polystyrène, PVC

thermodurcissables

ne ramollissent pas et ne se déforment pas sous l'action de la chaleur

impossible à remodeler par chauffage

ex : EP (araldite), UP (polyester), polyuréthanne

élastomères (caoutchoucs synthétiques)

très grande élasticité

ex : silicones

CÉRAMIQUES

matières premières les plus abondantes de la croûte terrestre

très dures et très rigides

résistance à la chaleur, à l'usure, aux agents chimiques et à la corrosion

principal inconvénient : fragilité

2 familles :

Les céramiques traditionnelles (ciments, plâtres, produits à base d'argile comme la faïence, la porcelaine... et produits à base de silice comme le verre, le cristal...)

Les céramiques techniques (le silicium pour la fibre optique, carbure pour les outils de coupe, abrasifs, laser, isolants...)

MÉTAUX

ferreux

Aciers (fer + moins de 1% de carbone)

Masse volumique (kg/m3) : 7 850Rigidité (daN/mm²) : 17000 à 28000 Ténacité (Mpa) : 415Limite élastique (Mpa) : 200 à 690Température de fusion (°C) : 1343 à 1482conductivité électrique (siemens/m) : 5.9*10^6conductivité thermique (W·m−1·K−1 ) :50.2 coefficient de dilatation thermique (K-1) : 11 * 10-6

Aciers non alliés

très utilisés en construction métallique

disponible sous forme de profilés aux dimensions normalisées

ex : S 185 (acier de construction avec une limite élastique à la traction "Re" de 185 MPa)

Aciers faiblement alliés

élément d'addition < 5% en masse

haute résistance

ex : 35 Cr Mo 4 S (0,35% de carbone, 1% de Chrome, moins de 1% de Molybdène, il est soudable)

Aciers fortement alliés

au moins un élément d'addition > 5%

usages particuliers (ex : acier inoxydable en milieu humide : acier + chrome)

ex : X4 Cr Mo S 18 (X = acier fortement allié, 0,04% de carbone, 18% de Chrome, du Molybdène et du Soufre (moins de 18%))

Fontes (fer + 1,67 à 4,2% de carbone)

Excellente coulabilité : propice au moulage

assez fragiles (cassantes)

difficilement soudable

bonne usinabilité

économiques

peu oxydables

bonne résistance à l'usure par frottement

ex : EN-JL-1050 (EN : norme européenne, fonte à graphite lamellaire, Re mini = 300MPa)

non ferreux

Aluminium et ses alliages

Masse volumique (kg/m3) : 2 700Rigidité (daN/mm²) : 7000 à 7500Ténacité (Mpa) : 350Limite élastique (Mpa) : 15 à 570Température de fusion (°C) : 603 à 659 conductivité électrique (siemens/m) : 36.9 10*6 conductivité thermique (W·m−1·K−1 ) : 205 à 237 coefficient de dilatation thermique (K-1) : 23 * 10-6 à 25 * 10-6

léger

bon conducteur d'électricité et de chaleur

résistance mécanique faible

ductile (extensible)

facilement usinable

très utilisé dans l'aéronautique du fait de leur légèreté

ex : EN-AW-2017 ou Al Cu 4 Mg Si (Alliage d'Aluminium, 4% de Cuivre, moins de 4% de Manganèse et de Silicium)

Cuivre et ses alliages

Laiton (cuivre + zinc)

facile à usiner

bonne résistance à la corrosion

peut être moulé ou forgé

utilisé pour pièce décolletées, tube...

Bronze (cuivre + étain)

bonne résistance à la corrosion

faible coefficient de frottement

facile à mouler

utilisé pour les coussinets et bagues de frottement

ex : CW612N ou Cu Zn 36 Pb 3 (Alliage de Cuivre, 36% de Zinc et 3% de Plomb)

COMPOSITES

matériau de base (matrice ou liant : polymère, céramique ou métal) renforcé par des fibres ou agrégats d'un autre matériau

structure hétérogène contrairement à un alliage

type de matériau d'apport

fibre de verre (économique)

fibre de carbone (plus coûteuse)

fibre organique (kevlar)

ex : béton armé (béton + armature acier), pneumatiques (élastomère + toile+ fils d'acier)...