Introduction à la science des matériaux. Mise en évidence des relations entre la mise en œuvre, la structure et les propriétés macroscopiques (en particulier mécaniques) des matériaux métalliques. Rigidité et liaisons atomiques. Architecture atomique. Comportement mécanique (traction, ténacité, transition ductile – fragile, fluage, fatigue). Principes de modification des propriétés. Dégradation. Mise en œuvre des grandes classes de matériaux métalliques.
Introduction à la science des matériaux. Mise en évidence des relations entre les propriétés macroscopiques (en particulier mécaniques) et la structure des différentes classes de matériaux : les métaux, les matières plastiques, les céramiques et les composites. Rigidité et liaisons atomiques. Architecture atomique. Comportement mécanique (traction, ténacité, transition ductile - fragile, fluage, fatigue). Principes de modification des propriétés. Dégradation. Propriétés physiques.
Introduction à la science des matériaux. Cycle de vie d'un matériau et impacts environnementaux. Courbe contrainte-déformation d'un essai de traction : propriétés mécaniques de base. Rigidité et liaisons atomiques. Architecture atomique. Fragilité et ductilité. Relations entre les propriétés mécaniques des métaux et leurs paramètres microstructuraux. Comportement en service : ténacité, transition ductile-fragile, fatigue, fluage, corrosion électrochimique. Diagrammes d'équilibre thermodynamique. Traitements thermiques. Aciers et fontes, aciers alliés, aciers inoxydables, alliages d'aluminium, de cuivre et de titane. Solidification et procédés de fonderie. Mise en forme par déformation plastique. Influence du procédé sur la microstructure et les propriétés.
Cette formation en communication écrite et orale s'étale sur trois ans, de la première à la troisième année. Elle se présente en quatre étapes : une évaluation initiale d'une communication écrite et d'une communication orale en première année; une prescription individuelle (s'il y a lieu); une évaluation finale d'une communication écrite et d'une communication orale en troisième année; la réalisation d'un portfolio sur ces formes de communication. Cette formation vise à apprendre à rédiger des textes, à préparer et à présenter des exposés de façon efficace et productive, conformes aux conventions de communication en vigueur dans la discipline.
Interatomic bonding. Crystal structure: concept of microstructure, postulates of crystallography, direct lattices, reciprocal space, imperfections, microstructure. Symmetry and physical properties of crystals, point groups, space groups, international crystallography tables. Non-crystalline materials: glasses, amorphous, polymers, macromolecular solids. Mechanical properties: mechanical behaviour, elasticity, plastic deformation. Material degradation: corrosion, fatigue, creep. Electromagnetic properties: metals, semiconductors, insulators, photonic materials, magnetic materials.
Construction des théories cinétiques. Solution de l'équation de diffusion; homogénéisation. Mécanismes de diffusion atomique. Diffusion interstitielle : activation thermique, diffusion à l'état stationnaire et non stationnaire. Diffusion substitutionnelle : « auto » diffusion, diffusion par les lacunes, mobilité atomique. Diffusion à travers les joints de grains, les dislocations et les surfaces. Précipitation aux joints de grains. Durcissement structural. Diffusion dans les systèmes binaires multi-phases. Frontières dans les solides monophasés : effet de l'activation thermique sur la migration des joints de grains, cinétique de la croissance du grain. Solidification : germination et croissance d'un solide pur; pièces moulées et soudures par fusion. Études de cas. Transformations par diffusion dans les solides : germinations homogène et hétérogène. Croissance du précipité. Caractéristiques de la transformation sans diffusion. Cinétique de transformation de phases sous éclairement ou sous tension électrique. Réactions de surface et d'interface : adsorption, désorption, diffusion, germination, croissance, rôle des propriétés de surface, exemples de cinétiques de réactions aux surfaces et aux interfaces.
Analyse de la microstructure et de la composition : microscopies optiques, diffraction des électrons, microscopie à sonde balayée (effet tunnel, force atomique), microscopie électronique (à balayage, en transmission). Méthodes spectroscopiques non destructives explorant les interactions des électrons, des ions et des photons avec les solides et les surfaces. Méthodes destructives d'analyses quantitatives de la composition : méthodes par plasmas, par mise en solution et alternatives. Méthodes d'analyses couplées (composition, structure). Effet de l'environnement sur la stabilité et la performance des matériaux.
Microstructural and composition analysis: optical microscopy, electron diffraction, scanning probe microscopy (tunnel effect, atomic force), electron microscopy (scanning, transmission). Non-destructive spectroscopic methods exploiting the interaction of electrons, ions and photons with solids and surfaces. Quantitative destructive methods for composition analysis : techniques using plasmas, dissolution and alternatives approached. Coupled analysis methods (composition, structure). Effect of environment on the stability and performance of materials.
Introduction aux principales techniques de caractérisation mécanique et microstructurale des matériaux. Essais de traction, de dureté et de résilience des matériaux métalliques. Essais de fluage et de relaxation d'un matériau polymère et essais de flexion de matériaux céramiques et composites. Métallographie d'aciers et d'alliages d'aluminium. Analyse de macrostructures de fabrication et de défauts de microstructure. Fractographie de ruptures fragile et ductile, ainsi que de ruptures par fatigue et par corrosion sous tension.

Place du choix des matériaux et des procédés dans la méthodologie de conception. Classes de matériaux (métaux, polymères, composites, céramiques) et leurs propriétés (thermique, mécanique, physique, corrosion, usure). Influence du facteur de forme des sections sur la sélection des matériaux. Caractéristiques des produits conditionnant le choix des procédés de fabrication. Considérations économiques et environnementales reliées au choix des matériaux et procédés. Études de cas dans différents domaines : transports, structures, équipements sportifs, applications biomédicales, outillages.