2021-2022 / PHYS0904-4

Physique des matériaux

Durée

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

Nombre de crédits

 Bachelier en sciences de l'ingénieur, orientation ingénieur civil5 crédits 
 Master : ingénieur civil biomédical, à finalité5 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, ...).
 
Pour la partie polymère, l'étudiant devra avoir saisi la spécificité du matériau polymère ainsi que son origine et ses conséquences. Cela passe notamment par :






  • 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 
  • La 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, ...).
Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, III.1, III.2, IV.2, VI.1, VI.2, VI.3, VII.2 du programme de bachelier ingénieur civil.


Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, III.1, III.2, IV.2, VI.1, VI.2, VI.3, VII.2 du programme d'ingénieur civil en génie biomédical.

Savoirs et compétences prérequis

Cours de physique et chimie de base (niveau secondaire). 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).
Il est obligatoire de participer aux séances de travaux pratiques et de remettre les rapports pour être admis à présenter l'examen. L'étudiant(e) qui se trouverait dans l'impossibilité de se conformer à cette obligation pour un motif de force majeure est invitée à contacter Mme Mertens au plus vite.

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.

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

Examen(s) en session

Toutes sessions confondues

- En présentiel

évaluation écrite

Travail à rendre - rapport


Explications complémentaires:

L'évaluation sera réalisée sur base des rapports de travaux pratiques (10% pour chaque rapport) et d'un examen écrit (80%).

En outre, les étudiants peuvent gagner un points "bonus" , à valoir sur la note finale du cours, en participant de façon constructive 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