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Catégorie :Category: mViewer GX Creator Lua TI-Nspire
Auteur Author: simonlsg
Type : Classeur 3.6
Page(s) : 19
Taille Size: 1.23 Mo MB
Mis en ligne Uploaded: 22/11/2020 - 14:14:09
Uploadeur Uploader: simonlsg (Profil)
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Visibilité Visibility: Archive publique
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Description 

T.D.2. – Matériaux métalliques.

Exercice N°1 :

Structure d’un alliage or-nickel

L’or métallique cristallise dans un réseau cubique à faces centrées (cfc). Les atomes d’or sont
assimilés à des sphères rigides de rayon R = 144,2 µm. Par ailleurs, l’or peut former de
nombreux alliages, par insertion ou par substitution.

1- Représenter sur un schéma clair la maille élémentaire de l’or.
2- Etablir la relation entre le rayon R et le paramètre a de la maille cfc.
3- Calculer a.




Exercice N°2 :

Structure du carbone solide

Le carbone solide existe dans la nature sous deux structures cristallines différentes : le
graphite et le diamant.

1- Représenter la maille cristalline du diamant.

2- Définir et calculer la coordinence et le nombre d’atomes par maille.

3- Donner la relation liant le paramètre de maille noté a et le rayon r d’un atome de carbone.

4- En déduire la compacité du diamant (la valeur numérique devra être calculée).

5- Calculer la masse volumique du diamant.

Constante d’Avogadro : N = 6,02.1023 mol-1

Masse molaire MC = 12 g mol-1.
T.D.2. – Matériaux métalliques.



Exercice 3 :

Structure cristalline du niobium

Le niobium Nb, élément de numéro atomique Z = 41 et de masse molaire M = 92,0 g · mol−1,
cristallise à température ambiante dans la structure cubique centrée CC de paramètre de maille
a = 330 µm. Les atomes occupent les sommets et le centre d’une maille cubique, voir ci-
contre.




1 - Déterminer la population N de la maille .

2 - Calculer la masse volumique ρ du niobium.

3 - Déterminer le rayon métallique R du niobium en précisant au préalable où a lieu le contact
entre les atomes.

4 - Définir et calculer la compacité C de la structure cubique centrée.
T.D.2 corrigé. – Matériaux métalliques.

Exercice N°1 :




Il y a contact des sphères suivant la diagonale d'une face du cube.

a= 4*144,2 / 1,414 = 407,9 pm.


Exercice N°2:




1- Les atomes de C occupent une CFC la moitié des sites tétraédrique sont occupés.
2- La coordinence d’un atome est le nombre d’atomes les plus proches à cette atome. Chaque atomes
proches = coordinance égale à 4

Nombre d’atomes par maille = 6x1/2+8x1/8=4 atomes par maille

3- Les atomes sont tangents selon la grande diagonale du cube (la même chose pour exercice 1)

On a 2.r= a. 21/2

4- La compacité C = (8x (4/3) π R3)/ a3



C=0.74%
T.D.2 corrigé. – Matériaux métalliques.

5- La masse volumique est :

ρ = 3.55 g.cm -3

Exercice N°3:
T.D.3. – Matériaux métalliques.




DIAGRAMME DE PHASE

Exercice1 :

On donne le diagramme binaire solide – liquide du système Cu -Ni.

Pour un alliage à 40% de Ni, Déterminer la composition et les proportions des phases solide et
liquide à 1300°C, à 1250°C et à 1200°C.




Exercice 2 :


Soit le diagramme d’équilibre Mg – Pb.


1- Quelle est la formule chimique du composé MgxPby? Justifiez votre réponse.
2- Quelles sont les phases en présence dans les domaines numérotés 1 et 2 sur le
diagramme ?
3- Combien y a-t-il de réactions eutectiques dans ce diagramme ? Écrivez ces
réactions, indiquez leur température et les compositions des phases en présence.
4- Quels sont les phases et les constituants présents à 465°C dans un alliage contenant
10% molaire de Pb ? Pour chacun(e) d’entre eux (elles), donnez leur composition
(en % mol. de Pb) et leur proportion (en % mol.).



1
T.D.3. – Matériaux métalliques.



5- Que se passe-t-il si l’on refroidit, à l’équilibre, l’alliage (contenant 10% molaire de
Pb) de 465°C à 20°C?




Exercice 3:


Soit le diagramme d’équilibre de l’alliage binaire (Pt-Ag).

1- Nommer le type de la transformation isotherme présente dans le diagramme
d’équilibre (transformation à T=1185°C).
2- Identifier le point caractéristique de cette transformation et donner ses
coordonnées.
3- Indiquer le liquidus et le solidus.
4- Étudier le comportement au refroidissement à vitesse lente de l’alliage à 40% en
masse de Pt, depuis l’état liquide jusqu’à 400°C. Donner sa constitution physico-
chimique aux températures de 1200, 1100 et 400°C.




2
T.D.3. – Matériaux métalliques.




3
T.D.3. – Matériaux métalliques.



Correction
DIAGRAMME DE PHASE :

Exercice1 :

Pour un alliage à 40% de Ni, Déterminer la composition et les proportions des phases solide et
liquide à 1300°C, à 1250°C et à 1200°C.
à C0=40% Ni,
à T=1300°C : on a une phase unique liquide. Donc, XL=100% et XS=0%
à T= 1200°C : on a une phase unique solide. Donc, XS=100% et XL=0%
à T= 1250°c, on a un domaine Biphasé. L’intersection de l’isotherme avec le liquidus X L=
32% et l’intersection avec le solidus X s= 42%. Les proportions des phases sont :




1
T.D.3. – Matériaux métalliques.


Exercice 2 :
1. L’axe horizontal du diagramme étant gradué en % molaire, il est aisé d’en déduire que le
composé MgxPby contient 33,3 % mol de plomb et 66,4 % mol de Mg, donc il contient 2 fois
plus d’atomes de Mg que d’atomes de Pb.
2.
domaine 1 : α et Mg2Pb ;
domaine 2 : liquide et Mg2Pb


3.




4.




5. Il y a précipitation de phase MgxPby dans la phase α. La phase α s’appauvrit en plomb
(Pb).


Exercice 3:

1. Transformation péritectique.
2. P : (42,4% Ag ; T=1186°C)
3. Liquidus : Ligne rouge et solidus ligne bleu

4. Voir diagramme




2
T.D.3. – Matériaux métalliques.



4. Le comportement au refroidissement à vitesse lente de l’alliage 40% en masse de Pt.

- T >Tc=1340°C : L’alliage à l’état liquide de composition homogène (X = 40% en masse de
Pt).
- T=1200 : Deux phase en présence : Liquide (332% en Pt) +  (à 87% en Pt)
- T =1100°C : la transformation péritectique a lieu : L (N) +  (M)  P)
6 - T =1100°C En Appliquant la règle des segments inverses: X() = 72%Pt.
X ( L) =28% Pt.
A T=1030°C : Transformation péritectique (solidification en bloc du liquide pour
donner la phase )
A T=1000°C : Une phase unique  contenant 40% en Pt




3
T.D.4. – Matériaux métalliques.

Exercice N°1 :

Considérez le diagramme d’équilibre « fer – carbone » (Fe-FeC) donné en cours. E pour un
acier à 0.6% de carbone, répondre aux questions 1 et 2 ci-dessous.

À quelle(s) température(s) le fer pur solide subit-il une transformation
allotropique au chauffage ? Précisez le changement de phase qui se produit au cours de
la transformation allotropique.

Lequel des schémas présentés ci-dessous représentent la microstructure de cet alliage
aux températures suivantes : 1460 °C, 1400 °C, 724 °C et 20 °C ?




Considérez maintenant un acier de composition eutectoïde.

1. Identifier phases en présence et leur proportion à la température ambiante (20°C)?
2. Quelles sont les températures de début et de fin de solidification de cet acier ?
3. Lequel des schémas (Fig. 1) représentent la microstructure de cet acier à 1420 °C ?




1
T.D.4. – Matériaux métalliques.

Exercice N°2 :

Le diagramme suivant représente le diagramme d’équilibre binaire Fer-Carbone.




1- Quel est le type de ce diagramme (stable ou métastable)
2- Indexer le diagramme en précisant le nombre de phase de chaque domaine.
3- Donner les coordonnées des points particuliers dans ce diagramme, en précisant pour
chacun le type de la transformation et l’équation d’équilibre.

Soit l’alliage à 1,5% de carbone.

4- Calculer la proportion de chaque phase présente dans cet alliage.
5- Donner le nom de cet alliage.



Exercice n°3 :

Deux métaux A et B ayant les points de fusion Tf(A)=700°C et Tf(B)=900°C, sont solubles à
l’état liquide et partiellement solubles à l’état solide.
A 400 °C, la solubilité de B dans A est 14% (poids), celle de A dans B est 9%. A 0°C la
Solubilité de B dans A est 10%, et celle de A dans B est 1%.

L’analyse thermique de cet alliage a donné les résultats indiqués sur le tableau suivants :




2
T.D.4. – Matériaux métalliques.




1- Construire le diagramme d’équilibre A-B.

2- Indiquer les phases et les points de transformation.

3- Tracer les courbes de refroidissement des alliages 5% de B ; 75% de B,

4- Donner les fractions de phases et les compositions de l’alliage 75% de B aux températures
500°C puis à la température 200°C.




3
TD 4 – Matériaux métalliques


Correction


Exercice N°1:


1- Transformations allotropiques du fer pure à l’état solide




2- Microstructure d’un...

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