Matériaux
ingénierie, science, procédé et conception
Michael Ashby, Hugh Shercliff et David Cebon
Presses polytechniques et universitaires romandes
Avant-proposxiii
Ressourcesxvi
Notes des traducteursxvi
Chapitre 1 Introduction : histoire et caractère des matériaux1
1.1 Matériaux, procédés et sélection2
1.2 Propriétés des matériaux4
1.3 Propriétés limitant la conception9
1.4 Résumé et conclusions11
1.5 Lectures complémentaires11
1.6 Exercices
Chapitre 2 Classification des matériaux et des procédés13
2.1 Introduction et présentation du chapitre14
2.2 Diagramme de classification des matériaux14
2.3 Diagramme de classification des procédés18
2.4 Interaction procédé-propriété21
2.5 Cartes de propriétés des matériaux22
2.6 Gestion de l'information assistée par ordinateur pour les matériaux et les procédés24
2.7 Résumé et conclusions25
2.8 Lectures complémentaires26
2.9 Exercices27
2.10 Conception assistée avec le logiciel CES28
2.11 Explorer la science avec CES Elements29
Chapitre 3 Stratégie de recherche du matériau adéquat31
3.1 Introduction et présentation du chapitre32
3.2 Le processus de conception32
3.3 Informations requises lors de la conception36
3.4 La stratégie : transposition, tri, classement et documentation38
3.5 Exemples de transposition42
3.6 Résumé et conclusions45
3.7 Lectures complémentaires46
3.8 Exercices47
3.9 Conception assistée avec le logiciel CES48
Chapitre 4 Rigidité et poids : densité et module élastique51
4.1 Introduction et présentation du chapitre52
4.2 Densité, contrainte, déformation et module élastique52
4.3 Vue d'ensemble grâce aux cartes de propriétés des matériaux62
4.4 Aspects scientifiques à l'origine de la densité et de la rigidité64
4.5 Manipuler le module élastique et la densité75
4.6 Résumé et conclusions80
4.7 Lectures complémentaires80
4.8 Exercices81
4.9 Conception assistée avec le logiciel CES83
4.10 Explorer la science avec CES Elements84
Chapitre 5 Flexion, flambage et vibration : conception limitée par la rigidité87
5.1 Introduction et présentation du chapitre88
5.2 Solutions classiques aux problèmes d'élasticité88
5.3 Indices de matériau pour des composants élastiques97
5.4 Tracer des limites et des indices sur les cartes104
5.5 Etudes de cas107
5.6 Résumé et conclusions114
5.7 Lectures complémentaires115
5.8 Exercices116
5.9 Conception assistée avec le logiciel CES117
5.10 Explorer la science avec CES Elements118
Chapitre 6 Au-delà de l'élasticité : plasticité et ductilité119
6.1 Introduction et présentation du chapitre120
6.2 Résistance, travail plastique et ductilité : définitions et mesures120
6.3 Cartes pour la limite élastique124
6.4 Origines de la résistance et de la ductilité127
6.5 Augmenter la limite élastique136
6.6 Résumé et conclusions144
6.7 Lectures complémentaires145
6.8 Exercices146
6.9 Conception assistée avec le logiciel CES147
6.10 Explorer la science avec CES Elements147
Chapitre 7 Eviter et contrôler la plasticité : conception limitée par la résistance149
7.1 Introduction et présentation du chapitre150
7.2 Solutions classiques aux problèmes de plasticité150
7.3 Indices de matériau pour la conception limitée par la plasticité160
7.4 Etudes de cas164
7.5 Résumé et conclusions169
7.6 Lectures complémentaires170
7.7 Exercices170
7.8 Conception assistée avec le logiciel CES172
Chapitre 8 Rupture et ténacité175
8.1 Introduction et présentation du chapitre176
8.2 Résistance et ténacité176
8.3 Mécanique de la rupture178
8.4 Cartes de propriétés des matériaux pour la ténacité185
8.5 Origines de la ténacité186
8.6 Ajuster les propriétés : compromis résistance-ténacité191
8.7 Résumé et conclusions194
8.8 Lectures complémentaires194
8.9 Exercices195
8.10 Conception assistée avec le logiciel CES196
8.11 Explorer la science avec CES Elements196
Chapitre 9 Sollicitations cycliques, endommagement et rupture199
9.1 Introduction et présentation du chapitre200
9.2 Vibrations et résonance : coefficient d'amortissement200
9.3 Fatigue201
9.4 Cartes pour la limite d'endurance210
9.5 Origines de l'amortissement et de la fatigue211
9.6 Ajuster la résistance à la fatigue212
9.7 Résumé et conclusions214
9.8 Lectures complémentaires215
9.9 Exercices215
9.10 Conception assistée avec le logiciel CES217
Chapitre 10 Conception limitée par la rupture219
10.1 Introduction et présentation du chapitre220
10.2 Solutions classiques aux problèmes de rupture220
10.3 Indices de matériau pour la conception limitée par la rupture221
10.4 Etudes de cas255
10.5 Résumé et conclusions238
10.6 Lectures complémentaires238
10.7 Exercices239
10.8 Conception assistée avec le logiciel CES242
Chapitre 11 Frottement et usure243
11.1 Introduction et présentation du chapitre244
11.2 Propriétés tribologiques244
11.3 Cartes pour le frottement et l'usure246
11.4 Physique du frottement et de l'usure3248
11.5 Conception et sélection : matériaux pour gérer le frottement et l'usure251
11.6 Résumé et conclusions257
11.7 Lectures complémentaires258
11.8 Exercices258
11.9 Conception assistée avec le logiciel CES259
Chapitre 12 Agitation des atomes : matériaux et chaleur261
12.1 Introduction et présentation du chapitre262
12.2 Propriétés thermiques : définitions et mesures262
12.3 Cartes pour les propriétés thermiques267
12.4 La physique des propriétés thermiques269
12.5 Ajuster les propriétés thermiques275
12.6 Concevoir en exploitant les propriétés thermiques275
12.7 Résumé et conclusions286
12.8 Lectures complémentaires287
12.9 Exercices287
12.10 Conception assistée avec le logiciel CES288
12.11 Explorer la science avec CES Elements290
Chapitre 13 Utilisation des matériaux à haute température293
13.1 Introduction et présentation du chapitre294
13.2 Dépendance thermique des propriétés des matériaux294
13.3 Cartes pour le comportement en fluage300
13.4 Aspects scientifiques : diffusion et fluage303
13.5 Matériaux pour résister au fluage313
13.6 Concevoir avec le fluage316
13.7 Résumé et conclusions324
13.8 Lectures complémentaires325
13.9 Exercices325
13.10 Conception assistée avec le logiciel CES327
13.11 Explorer la science avec CES Elements328
Chapitre 14 Conducteurs, isolants et diélectriques329
14.1 Introduction et présentation du chapitre330
14.2 Conducteurs, isolants et diélectriques331
14.3 Cartes des propriétés électriques337
14.4 Approfondissement : origines et manipulation des propriétés électriques339
14.5 Conception basée sur les propriétés électriques des matériaux351
14.6 Résumé et conclusions359
14.7 Lectures complémentaires359
14.8 Exercices360
14.9 Conception assistée avec le logiciel CES362
14.10 Explorer la science avec CES Elements363
Chapitre 15 Matériaux magnétiques365
15.1 Introduction et présentation du chapitre366
15.2 Propriétés magnétiques : définition et mesure366
15.3 Cartes des propriétés magnétiques372
15.4 Approfondissement : origines et manipulation des propriétés magnétiques374
15.5 Sélection des matériaux pour des applications magnétiques380
15.6 Résumé et conclusions386
15.7 Lectures complémentaires386
15.8 Exercices387
15.9 Conception assistée avec le logiciel CES388
15.10 Explorer la science avec CES Elements389
Chapitre 16 Matériaux pour l'optique391
16.1 Introduction et présentation du chapitre392
16.2 Interactions entre matériaux et radiations392
16.3 Cartes des propriétés optiques des matériaux398
16.4 Approfondissement : physique et manipulation des propriétés optiques399
16.5 Conception de systèmes optiques407
16.6 Résumé et conclusions408
16.7 Lectures complémentaires409
16.8 Exercices409
16.9 Conception assistée avec le logiciel CES410
16.10 Explorer la science avec CES Elements411
Chapitre 17 Durabilité : oxydation, corrosion, dégradation413
17.1 Introduction et présentation du chapitre414
17.2 Oxydation, inflammabilité et photodégradation415
17.3 Mécanismes d'oxydation417
17.4 Résistance à l'oxydation, à la combustion et à la photodégradation421
17.5 Corrosion : acides, alcalins, eau et solvants organiques424
17.6 Approfondissement : mécanismes de corrosion427
17.7 Combattre la corrosion432
17.8 Résumé et conclusions446
17.9 Lecture et logiciels complémentaires447
17.10 Exercices448
17.11 Conception assistée avec le logiciel CES449
17.12 Explorer la science avec CES Elements450
Chapitre 18 Chauffer, déformer, assembler et polir : procédés451
18.1 Introduction et présentation du chapitre452
18.2 Sélection des procédés dans la conception452
18.3 Attributs des procédés : compatibilité avec les matériaux455
18.4 Procédés de mise en forme : attributs456
18.5 Procédés d'assemblage : attributs et origines466
18.6 Procédés de traitement de surface (et de finition) : attributs et origines469
18.7 Estimation des coûts des procédés de mise en forme470
18.8 Sélection des procédés assistée par ordinateur474
18.9 Etudes de cas476
18.10 Résumé et conclusions486
18.11 Lectures complémentaires487
18.12 Exercices488
18.13 Conception assistée avec le logiciel CES488
18.14 Explorer la science avec CES Elements490
Chapitre 19 Suivre la recette : procédés et propriétés491
19.1 Introduction et présentation du chapitre492
19.2 Des procédés aux propriétés493
19.3 Microstructure des matériaux496
19.4 Evolution de la microstructure pendant les procédés497
19.5 Procédés de mise en forme des métaux513
19.6 Mise en forme des autres matériaux529
19.7 Fabrication des matériaux hybrides534
19.8 Résumé et conclusions536
19.9 Lectures complémentaires537
19.10 Exercices538
19.11 Conception assistée avec le logiciel CES539
Chapitre 20 Matériaux, procédés et environnement541
20.1 Introduction et présentation du chapitre542
20.2 Consommation des matériaux et croissance de la demande542
20.3 Cycle de vie des matériaux et critères d'évaluation545
20.4 Définitions et mesures : énergie intrinsèque, énergie de mise en forme et valeur en fin de vie547
20.5 Cartes des énergies embarquées553
20.6 Sélection des matériaux pour une conception écologique556
20.7 Résumé et conclusions561
20.8 Annexe : quelques grandeurs utiles562
20.9 Lectures complémentaires562
20.10 Exercices563
20.11 Conception assistée avec le logiciel CES564
Leçon guidée n° 1 : quelques éléments de cristallographieGL-1
Introduction et présentation du chapitreGL1-2
Partie 1 : Structures cristallinesGL1-2
Partie 2 : Espaces interstitielsGL1-6
Partie 3 : Description d'un plan du réseauGL1-8
Partie 4 : Description d'une direction du réseauGL1-10
Partie 5 : Structures des céramiquesGL1-12
Partie 6 : Cristaux polymèresGL1-16
Leçon guidée n° 2 : diagrammes de phases et transformations de phasesGL-21
Introduction et présentation du chapitreGL2-2
Partie 1 : Terminologie et définitions de baseGL2-3
Partie 2 : Diagrammes de phases simples et leur utilisationGL2-7
Partie 3 : Le diagramme fer-carboneGL2-24
Partie 4 : Interprétation de diagrammes de phases plus complexesGL2-28
Partie 5 : Transformations de phases et évolution des microstructuresGL2-35
Partie 6 : Solidification proche de l'équilibreGL2-37
Partie 7 : Changements de phases à l'état solide proches de l'équilibreGL2-51
Partie 8 : Changements de phases à l'état solide hors équilibreGL2-59
Annexe : Données matériaux pour l'ingénierieA-1
IndexI-1