Physique des matériaux

Durée

26h Th, 26h Pr, 1j T. t.

Nombre de crédits

Enseignant

Luc Courard, Anne Mertens

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue française

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Le cours comporte deux parties consacrées respectivement aux matériaux métalliques et aux matériaux polymères. 
La partie du cours consacrée aux métaux couvre les aspects suivants : Notions sur les métaux purs et le cristal métallique parfait ; Les propriétés des cristaux métalliques parfaits ; Les imperfections des réseaux cristallins ; Les alliages y compris les notions de microstructures, solutions solides, composés intermétalliques, diagrammes de phase etc ; Les propriétés mécaniques des métaux et alliages ; Les traitements thermiques y compris leurs effets sur la microstructure et les propriétés mécaniques des alliages métalliques.
Pour la partie du cours consacrée aux matériaux polymères, la matière couverte concerne les aspects suivants: Introduction au matériau polymère; Distinction des polymères; Etat structural; Température de transition vitreuse; Synthèse; Rhéologie (y compris l'élasticité des caoutchoucs); Propriétés mécaniques. Le cours présente la spécificité d'expliquer le comportement macroscopique du matériau (propriétés mécaniques, rhéologie, effet de la température, transparence, ...) à partir de données microscopiques elles-mêmes liées à la thermodynamique (énergie de liaison, entropie, cristallinité, énergie libre, état structural, longueur de chaîne moyenne, ...) et à d'autres considérations spécifiques (isomérie, géométrie, longueur de chaîne,...).

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

Pour la partie métaux, l'étudiant devra avoir compris la spécificité du matériau métallique ainsi que son origine et ses conséquences. Cela passe notamment par :

• Une compréhension approfondie des mécanismes de liaison, de la thermodynamique (diagramme de phases...), de la constitution du réseau cristallin et de ses implications sur les mécanismes de déformation des métaux
• Une connaissance approfondie des mécanismes qui sous-tendent les effets des éléments d'alliages  (notions de solutions solides, de composés intermétalliques...) sur les propriétés des alliages métalliques, et de la façon dont les traitements thermiques permettent de modifier ces effets.
• Une maitrise des propriétés macroscopiques du matériau métallique (avec leur origine physique, thermodynamique, ...).

• Une compréhension approfondie des mécanismes de liaison, de la thermodynamique, de la visco-élasticité, de l'effet de la température et des propriétés générales en rapport avec les polymères 
• Une connaissance des méthodes qui permettent de synthétiser les polymères ainsi que l'évaluation et le contrôle de leur propriétés.
• Une maitrise des propriétés macroscopiques du matériau polymère (avec leur origine physique, chimique, statistique, thermodynamique, ...).

Savoirs et compétences prérequis

Cours de physique de base. Notions de thermodynamique.

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Pour la partie dédiée aux matériaux métalliques, les TP sont organisés en une séance de 4 à 5 ateliers (1/2 journée) (mesure du module de Young, diagramme d'équilibre et calcul thermodynamique, diagramme Fe-C, trempe). Les étudiants sont répartis par groupe de 3-4. Un rapport coté est à remettre après le TP.
Pour les matériaux polymère, les TP sont organisés en une séance (1/2 journée) de 6 à 7 ateliers (essai de choc, comportement au feu, essai de traction, mouillage, rhéologie, statistiques). Les étudiants sont répartis par groupe de 3. Un rapport coté est à préparer (après le TP).
Compte tenu de la crise sanitaire, les travaux pratiques pour l'année 2020-2021 sont remplacés par des devoirs à réaliser individuellement à domicile. Ces devoirs sont facultatifs. Leur bonne réalisation donne droit à un point "bonus", à valoir sur la cote finale.

Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)

Présentiel
Cours théoriques et TPs au 2nd quadimestre.
Les informations pratiques seront mis à disposition des étudiants sur eCampus.

Adaptations organisationnelles liées au contexte sanitaire

En conséquence de la pandémie de covid-19 et pour garantir le respect des distances de sécurité, les étudiants pourront être répartis en 2 groupes, le premier groupe assistera au cours en présentiel, un podcast sera mis à disposition de l'autre groupe, et inversément la semaine suivante. Chaque groupe aura donc cours en présentiel une semaine sur deux.
Si la situation sanitaire l'impose, toutes ou partie des activités prévues en présentiel pourront aussi être remplacées par des activités réalisées à domicile.
L'examen se fera par écrit (examen à questions ouvertes) soit en présentiel si la situation sanitaire le permet soit à distance dans le cas contraire

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Les notes de cours seront mises à disposition des étudiants sur eCampus.

Modalités d'évaluation et critères

Vous trouverez ci-dessous les modalités d'évaluation envisagées pour les examens en présentiel et à distance ainsi que celle souhaitée en cas de session hybride. En fonction de l'évolution sanitaire, la modalité choisie vous sera communiquée au plus tard un mois avant le début de la session d'examen.

Toutes sessions confondues :

- En présentiel

évaluation écrite ( questions ouvertes )

- En distanciel

évaluation écrite ( questions ouvertes )

- Si évaluation en "hybride"

préférence en présentiel


Explications complémentaires:

L'évaluation sera réalisée sur base d'un examen écrit.

Les étudiants peuvent gagner des points "bonus" (jusqu'à 2 points), à valoir sur la note finale du cours, de la façon suivante:
* En rendant au moins 3 devoirs corrects dans les délais impartis (parmi les 5 devoirs proposés)
* En participant de façon constructive aux séances de questions/réponses et/ou aux forums (au moins 5 contributions sur la durée du semestre)

Stage(s)

Remarques organisationnelles

Contacts

Prof. Anne Mertens 
email: anne.mertens@uliege.be,
Bureau: Bâtiment B52, local +2/411

Assistant : Jocelyn Delahaye
email: jocelyn.delahaye@uliege.be
Bureau: Bâtiment B52, local +2/414