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7KUMPN23 Transformation de phases
 

Durée :  36 heures

Crédits : 1 ECTS  

Semestre : S7

Responsable(s) : 

 Didier HUIN : Didier.huin@arcelormittal.com

Mots clés :  

Pré requis : 

- Notions de fractions molaire et massique avec conversion
- Structure cristalline dans les métaux, solutions solides
- Fonctions thermodynamiques d’état et de passage. Potentiel chimique. Notions de phases et de constituants - Utilisation des diagrammes de phases binaires
- Notions de différentielles totales exactes et d’équations différentielles (1°/2° ordres)
- Dérivés et primitives de fonctions simples

Objectif général :  Permettre à l’élève d’appréhender dans le contexte général des matériaux, les principales transformations de phases au sens phénoménologique et thermodynamique du terme. Après une clarification de la nomenclature concernant les transformations de phases, l’élève sera sensibilisé aux notions de stabilité - instabilité d’une phase et les implications dans le cas des diagrammes unaires et binaires. Les notions de germination, de croissance seront développées intégrant des aspects de diffusion chimique, de tensions inter faciales ou de solidification. À partir de ces concepts, plusieurs cas pratiques seront abordés.

Programmes et contenus : 

1. Problème de nomenclature des classes de transformations (homogène/hétérogène), définitions d’une phase au sens de Gibbs et de constituant de structure

2. Rappels de thermodynamique chimique et des fonctions caractéristiques utiles : définition de l’énergie de Gibbs et propriétés générales associées, critère d’inégalité de Clausius, définition du potentiel chimique et de solutions solides idéales, courbes d’énergie de Gibbs

3. Application de ces notions aux transitions de phases dans les systèmes unaires et binaires

4. Phénomène de germination homogène : introduction et concepts (notions de fluctuations d’hétérophases, de formation d’embryons et de germes) - cas de phases liquide et solide (tensions interfaciales)

5. Application aux transformations en phase solide : allotropique, précipitations continue et duplex (cohérence des précipités, déformation élastique, relation de Wulff) et sensibilisation aux forces motrices associées.

6. Introduction à la solidification de métaux purs et alliages avec définition des notions de coefficient de partage, de ségrégations et de structure de solidification (modèle de Gulliver-Pfann-Shell).

7. Introduction aux transformations martensitiques athermique et isotherme où les aspects thermodynamiques et cinétiques sont soulignés.

Compétences :  

Niveaux 

Connaître  

Comprendre  

Appliquer  

Analyser  

Synthétiser 

Évaluer 

Évaluations : 

•  Test écrit

•  Contrôle continu

•  Oral, soutenance

•  Projet

•  Rapport