La formation ECAM et l'enseignement des matériaux

          Les matériaux ont toujours été à la base des grands bouleversements technologiques. Si l'âge de la pierre a duré plus d'un million d'années, si l'âge du Métal a commencé il y a environ 5000 ans, on peut maintenant affirmer que nous sommes en train de vivre la révolution des matériaux nouveaux ou l'âge de la synthèse.

    Aujourd'hui, grâce aux progrès de la science des matériaux, on tend à organiser la matière dans sa structure atomique ou moléculaire dès avant la fabrication d'une pièce ou lors de la fabrication de celle-ci.

    Le nombre de matériaux (ou plutôt de références) existant est très important ce qui en interdit l'enseignement in extenso. Imaginons nous apprenant toutes les pages jaunes de l'annuaire téléphonique! Il vaut mieux en connaître les différentes rubriques et bien comprendre ce qu'elles signifient...

    Faisant référence à cette science, l'objectif pédagogique de l'enseignement des matériaux peut être parfaitement résumé à travers deux "savoirs" fondamentaux:

    Les cours sont dispensés en première Année et deuxième Année du cycle ingénieur à raison d'une heure par semaine en 1°année et 2 heures par semaine en 2°A, ce qui représente entre 80 et 84H de cours en cycle ingénieur.

    PRÉVOIR ET COMPRENDRE le comportement d'un matériau, tel est l'objectif du cours de 1° année. Dans cette optique, deux grandes familles de matériaux sont étudiées : LES MATÉRIAUX CRISTALLINS (METAUX,ALLIAGES) et LES MATÉRIAUX ORGANIQUES (POLYMÈRES) .

ESSAIS MÉCANIQUES Ce sont tous les essais qui servent à caractériser un Matériau, à savoir - TRACTION - RÉSILIENCE - DURETÉ.

CRISTALLOGRAPHIE - THÉORIE DE LA DÉFORMATION PLASTIQUE: La compréhension du comportement mécanique d'un matériau métallique (c'est à dire la relation étroite qu'il y a entre la structure à l'échelle microscopique et les caractéristiques macroscopiques) constitue la base de cet enseignement.

THÉORIE DU DURCISSEMENT STRUCTURAL ou les différentes façons de rendre un matériau plus résistant en introduisant notamment la notion d'interaction dislocations - précipités.

TRAITEMENTS THERMIQUES DES ACIERS ORDINAIRES : LES TRAITEMENTS THERMIQUES sont l'un des moyens privilégiés pour conférer à la matière les caractéristiques mécaniques souhaitées. Cette partie du cours est essentiellement développée autour des aciers ordinaires et de leurs traitements c'est-à-dire TREMPE - REVENU - RECUIT

POLYMÈRES: La démarche consistant à mettre en évidence la relation étroite existant entre la structure macromoléculaire et les caractéristiques à l'échelle macroscopique est vue. Introduction de la notion de MACROMOLÉCULES et des liaisons qui assurent la cohérence de ces matériaux (Covalentes, Van der Waals). Ce chapitre se poursuit en expliquant les grandes réactions chimiques conduisant au polymère final. La relation structure-propriétés est ensuite développée en mettant en exergue les notions de TRANSITION VITREUSE, CRISTALLINITE, AMORPHISME. Cette partie se finit par une description sommaire des principales familles de PLASTIQUES EXISTANTES.

COMPOSITES : "Les composites où l'art et la manière de mieux maîtriser la matière afin d'obtenir un effet de synergie entre les qualités des différents composés constitutifs c'est à dire les MATRICES ORGANIQUES d'une part ( Époxydes, Polyesters, etc..) et LES FIBRES d'autre part ( Verre, Carbone, Céramiques, etc..)....."

    Si une partie du cours de deuxième année est la parfaite continuité de la première année au niveau de la compréhension du comportement mécanique et physico-chimique des différentes catégories de matériaux étudiées, une partie importante de l'enseignement de deuxième année correspond au deuxième but de la science des matériaux à l'ECAM: COMPRENDRE AFIN DE MIEUX UTILISER ou comment utiliser la matière sans qu'elle ne se détruise prématurément

- CONNAISSANCES GÉNÉRALES : SAVOIR CHOISIR

TRAITEMENT THERMIQUE DES ACIERS ALLIES: Dans l'optique de toujours rechercher les constituants micrographiques répondant au mieux au cahier des charges, cette partie du cours est consacrée au TRAITEMENT THERMIQUE DES ACIERS ALLIES avec notamment l'étude détaillée des COURBES DE TRANSFORMATION TTT, TRC et de LA TREMPABILITÉ qui permettent de prévoir les caractéristiques mécaniques de ce type de matériaux.

AUTRES METAUX: alliages d'Aluminium et de Titane

CÉRAMIQUES

TRAITEMENTS SUPERFICIELS Traitement par diffusion, Cémentation, Nitruration, etc....

PROCÈDES NOUVEAUX (PVD, CVD)

EUDE DE LA CORROSION

MÉCANISMES ÉLÉMENTAIRES conduisant à la destruction de la matière c'est à dire Corrosion électrochimique et autres types de corrosion :Notions de potentiel d'équilibre et de corrosion, Courbes de polarisation, Différentes formes de corrosion, Passivation, etc...
LUTTE CONTRE LA CORROSION : Protection cathodique, Protection anodique, Interventions diverses au niveau du matériau, du milieu, Aciers inoxydables;
AUTRES TYPES DE CORROSION (corrosion sèche, biochimique)
CORROSION DES POLYMÈRES

FATIGUE, MÉCANIQUE DE LA RUPTURE

MÉCANIQUE DE LA RUPTURE introduisant la notion de défaut critique conduisant à la rupture brutale. Elle établit la relation entre les contraintes appliquées et la ténacité du matériau c'est à dire sa résistance à la propagation d'une fissure.
FATIGUE : Une grande partie du cours consistera à décrire les différents moyens de calculer une pièce en fatigue et les essais correspondants afin d'éviter la ruine d'un assemblage mécanique ou d'une pièce.

    Les travaux pratiques représentent un maillon important dans le système pédagogique ECAM. Permettant d'une part d'illustrer tout ou partie des cours dispensés, ils en constituent d'autre part l'aspect applicatif. Utilisant très souvent des matériels proches de ceux que l'on peut rencontrer dans l'industrie, ils permettent également aux élèves de se familiariser avec la technique et les différentes technologies.

- Les travaux pratiques de 1° année

Essais mécaniques destinés à apprendre à caractériser un matériau
Contrôles non-destructifs ( Radiographie X, Ressuage, magnétoscopie) ou comment mettre en évidence certains défauts d'élaboration ou de mise en forme.
Macrographie contrôles de la mise en œuvre des matériaux
Contrôle ultrasonore concernant essentiellement l'étude physique d'un moyen de contrôle très important dans l'investigation des matériaux.
Micrographie Mise en évidence des structures micrographiques des métaux et alliages.
Mesure des températures
Radiocristallographie détermination des structures cristallines, traitements de surface, oxydation, etc....

- Les travaux pratiques de 2° année

Traitements thermiques Recuit - Trempe - Revenu
Trempabilité des aciers avec l'importance de la composition chimique sur l'évolution de la structure dans la masse.
Etude des polymères (DSC, Spectre IR, etc...)
Polymérisation des composites avec mise en évidence de l'importance des cycles de cuisson et optimisation de ceux-ci. Degré de polymérisation - Transition vitreuse.
Physique de l'adhésion avec mise en évidence de l'importance des notions d'énergies superficielles.

- Les travaux de synthèse de 3° année

Trois grands thèmes sont développés par les étudiants au cours de 6 séances de 4H

CHOIX des matériaux
CORROSION
MICROSCOPIE A BALAYAGE ET MICROANALYSE

Le but est de donner toute l'initiative aux étudiants pour parvenir à satisfaire un cahier des charges