Caractérisation des matériaux
Il est indispensable pour appréhender un matériau de le caractériser, c'est-à-dire d'en analyser les propriétés. Il existe de nombreuses techniques de caractérisation des matériaux qui reposent sur différents principes physiques de base : les...
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Il est indispensable pour appréhender un matériau de le caractériser, c'est-à-dire d'en analyser les propriétés. Il existe de nombreuses techniques de caractérisation des matériaux qui reposent sur différents principes physiques de base : les interactions rayonnement-matière, la thermodynamique et la mécanique.
Les essais mécaniques
Les essais mécaniques sont les plus fréquemment utilisés en production car ils permettent d'avoir des données sur les propriétés mécaniques, rapidement avec des appareils de mesure assez simples. Les principaux essais mécaniques sont :
- Traction : on sollicite une éprouvette en traction uniaxiale jusqu'à la rupture pour en déterminer des caractéristiques mécaniques telles que le module de Young E, l'allongement à la rupture A%, la limite d'élasticité Re ou σy, la résistance à la traction Rm, etc. Voir aussi Dynamomètre.
- Dureté : on applique sur une éprouvette un pénétrateur sous une certaine charge F. Il existe plusieurs essais selon le type de dureté désirée (Meyer, Brinell, Rockwell, Vickers et Shore). Voir aussi Échelle de Mohs.
- Résilience : on rompt une éprouvette entaillée en U ou en V en son milieu avec un mouton-pendule Charpy.
- Fatigue : on fait subir un nombre important de cycles de flexion sur des éprouvettes normalisées. En considérant le moment où ces éprouvettes rompent, on détermine la limite de rupture en fatigue σd.
- Analyse mécanique dynamique (DMA) : on sollicite la matière en flexion monoaxiale de façon monolatérale ou bilatérale. Grâce à une modélisation complexe du diagramme contrainte-résistance, on obtient le module de Young E et cœfficient de Poisson ν de façon plus précise que les autres méthodes. Cela est spécifiquement indispensable pour l'étude des polymères (soumis au vieillissement) et suivant leur état d'utilisation (vitreux, caoutchoutique ou amorphe). Dans le cas de matières particulièrement malléables, on utilise des dispositifs rotatifs (bi-disques) et non plus linéaires.
Les analyse physico-chimique
Interaction rayonnement-matière
Les principales techniques utilisant l'interaction rayonnement-matière sont :
- Microscopie
- Microscopie électronique à balayage (MEB) : elle est une technique de microscopie électronique basée sur le principe des interactions électrons-matière.
- Microscopie électronique en transmission (MET) : on bombarde d'un faisceau d'électrons un échantillon mince essentiellement pour en obtenir la figure de diffraction.
- Microscope optique : la simple et respectant les traditions observation à l'échelle microscopique.
- Rayons X : diffraction des rayons X et fluorescence X.
Analyse thermique
En ce qui concerne les techniques faisant appel à la thermodynamique, on retrouve la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et l'analyse thermogravimétrique (ATG).
Les essais non destructif
La plupart des techniques de caractérisation sont dites destructives car le matériau est endommagé à l'issue du test . Il existe d'autre part des techniques de contrôle dites non destructives, qui ne dégradent pas le matériau.
Grâce à ces méthodes, on peut, par exemple, tester la qualité mécanique (absence de fissuration et corrosion) de chaque pièce à l'issue de la production de pièces aéronautiques ou lors de leur vérification en maintenance.
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