Les matériaux

Les materiaux

Les materiaux

Organiques

Les grandes familles

Composites

Métaliques

Minéraux

Qu’est ce qu’un matériau ?

Les matériaux sont indispensables à la création d’objets techniques et apportent des solutions techniques. Quelles sont les différentes familles de matériaux ? Comment choisir un matériau ?

Tout d’abord, un matériau est une matière d’origine naturelle ou artificielle permettant de fabriquer des objets.

Exemple : Une roue de voiture est constituée de deux matériaux : caoutchouc et de l’acier.

Les familles de matériaux

Une famille de matériaux est un ensemble de matériaux dont les propriétés et la provenance sont semblables. Il existe 4 familles de matériaux : les matériaux métalliques, les matériaux céramiques, les matériaux organiques et les matériaux composites

Les familles de matériaux

Une famille de matériaux est un ensemble de matériaux dont les propriétés et la provenance sont semblables. Il existe 4 familles de matériaux : les matériaux métalliques, les matériaux céramiques, les matériaux organiques et les matériaux composites

Les matériauxmétalliques

Les métaux sont obtenus à partir de minerais souvent piégés dans la roche. Ils peuvent être déformés sans se casser : on dit qu’ils sont ductiles. Il faut les chauffer jusqu’à leur température de fusion pour les travailler.

Les matériauxmétalliques

Propriétés

LES MÉTAUX ET LES ALLIAGES DE MÉTAUX Les métaux ont souvent pour propriétés d’être : - relativement lourds (masse volumique), - de bons conducteurs électriques, - de bons conducteurs thermiques, - relativement durs, - résistants aux chocs.

Les matériauxmétalliques

Les métaux purs sont des matériaux métalliques composés d’un seul élément chimique. Il y a par exemple : fer, aluminium, cuivre, étain, zinc, nickel, plomb … Les alliages sont le mélange d’un métal avec un ou plusieurs éléments chimiques. Ils combinent les propriétés de plusieurs éléments et permettent d’obtenir de meilleures caractéristiques. On retrouve ainsi : l’acier, la fonte, l’acier inoxydable, le bronze ou le laiton… On utilise les matériaux métalliques dans de très nombreux domaines comme les transports, le bâtiment, l’outillage, la médecine, les ustensiles de cuisine, l’électricité, l’électronique et bien d’autres…

OUI

NON

LES MÉTAUX ET LES ALLIAGES DE MÉTAUX la plupart des métaux sont attaqués par l’oxygène de l’air et transformé en oxyde (l’oxyde le plus connu est l’oxyde de fer appelé communément rouille). On peut classer les matériaux métalliques en deux catégories : ● Les métaux et alliages ferreux : le fer et ses alliages comme la fonte, l’acier, l’acier inoxydable appelé aussi inox,...), ● Les métaux et alliages non ferreux : - l’aluminium et ses alliages comme le zamak, le duralumin,... - le cuivre et ses alliages comme le laiton, le bronze,...

Les métaux et alliages ferreux

Les métaux et alliages non ferreux

Les matériaux organiques

D’origine naturelle ou synthétique, les matériaux organiques proviennent tous d’êtres vivants. Quelles sont leurs propriétés ? Quels objets nous permettent-ils de fabriquer ?

LES MATÉRIAUX ORGANIQUES

Les matériaux organiques peuvent être d’origine : Végétale (comme le bois, le papier ou le latex) ; Animale (comme le cuir ou la laine) Synthétique (comme les plastiques fabriqués avec du pétrole ou des végétaux).

Propriétés

Les matériaux organiques ont souvent pour propriétés d’être : - Relativement léger (densité), - bons isolants électriques, - bons isolants thermiques, - relativement élastiques.

LES MATÉRIAUX ORGANIQUES

Parmi les matériaux d’origine végétale obtenus à partir de plantes, on retrouve le bois, le papier, le carton, le coton ou le chanvre… Du côté des matériaux d’origine animale obtenus à partir d’animaux, on retrouve le cuir, la laine, l’os ou l’ivoire… Enfin, les matériaux synthétiques créés à partir de procédés chimiques comprennent le PVC, le PET, les polyesters, le caoutchouc, le silicone, le PLA ou le polyamide…

LES MATÉRIAUX ORGANIQUES

LES PLASTIQUES

Les premiers matériaux plastiques n’apparaissent que dans le 2ème moitié du XIXème siècle. Les objets techniques en plastiques sont aujourd’hui les plus nombreux. Les matériaux plastiques sont des matériaux synthétiques, ils n’existent pas dans la nature. Ils sont créés à partir de matières organiques comme le charbon, le bois mais surtout à partir du pétrole. Tous les matériaux plastiques conduisent très mal la chaleur et sont isolants du courant électrique. Les autres caractéristiques dépendent de la famille des plastiques.

LES MATÉRIAUX ORGANIQUES

I-LES PLASTIQUES A ce jour, il existe plus de quatre vingt familles de plastiques réparties en 3 catégories : 1- les thermoplastiques,Ce sont les plus utilisés. Ils se déforment et sont façonnables sous l'action de la chaleur, gardent cette forme en refroidissant. Cette propriété permet leur recyclage : les objets sont broyés et refondus pour en élaborer d'autres.

LES MATÉRIAUX ORGANIQUES

2-les thermodurcissables,Ils durcissent sous l’action de la chaleur. Une fois créés, on ne peut plus les remodeler par chauffage.Les plus répandus sont l’époxy, la bakélite et le polyester... 3- les élastomères.Ils prennent leur forme après déformation. Ils sont caractérisés par une très grande élasticité. Le caoutchouc est l’élastomère le plus connu. Il existe le caoutchouc naturel, obtenu à partir du latex, la sève blanchâtre de l’hévéa et le caoutchouc de synthèse, fabriqué à partir du pétrole. Il existe également le néoprène (combinaison de plongée), les silicones (joints d’étanchéité) ou bien encore le polyuréthane.

Les matériaux minéraux

Un minéral est un élément qui se présente sous la forme d’un cristal. Les roches sont un assemblage de plusieurs minéraux.Les matériaux minéraux se présentent donc sous la forme de terre, de sable, de pierres ou de roche.

LES matériaux minéraux

Propriétés

- lourds (masse volumique), - de bons isolants électriques - de bons conducteurs thermiques, - très durs, - et très cassants.

D’abord, il y a les roches parmi lesquelles nous avons le granite, le basalte, le calcaire, le grès, l’ardoise ou le marbre… Parmi les gemmes (ou pierres précieuses), il y a le diamant, le saphir, le rubis, le jade ou l’ambre. Avec les céramiques obtenues grâce à la cuisson d’agiles, on retrouve la terre cuite, le verre, ou la porcelaine…Enfin, on utilise aussi des poudres minérales dans le bâtiment avec le ciment, le plâtre ou le béton.

Les matériaux composites

Un matériau composite est un assemblage de deux ou plusieurs matériaux non miscibles (non mélangés) qui possède des propriétés supérieures à ses matériaux constitutifs seuls.

LES MATÉRIAUX composites

Les matériaux composites se composent de deux ensembles : des renforts ou ossatures assurant la résistance mécanique et d’une matrice constituée de matériaux organiques, métalliques ou minéraux. Ces deux ensembles ont des propriétés différentes et complémentaires afin d’augmenter les performances physiques du matériau composite.

Parmi les matériaux composites, on retrouve souvent : - La fibre carbone (carbone + époxy) dans l’aviation ou l’automobile, - La fibre de verre (verre + époxy) pour les bâtiments, - Le béton armé (béton + acier) dans la construction, - La fibre d’aramide (Kevlar) pour les gilets pare-balle.

Comment choisir un matériau ?

Les matériaux d’un objet technique sont choisis à partir des fonctions techniques énoncées dans le cahier des charges. Les propriétés du matériau choisi doivent répondre à celles attendues pour chaque fonction technique. Ainsi, nous retrouvons souvent des objets constitués de plusieurs matériaux car ils répondent aux différentes fonctions techniques souhaitées.

COMMENT CHOISIR UN MATÉRIAU ?

On choisit un matériau en fonction de ses caractéristiques : - mécaniques (masse, élasticité, plasticité, dureté, résilience, tenue en fatigue); - physiques et chimiques (corrosion, vieillissement, conductibilité, dilatation thermique); - de fabrication (formabilité, soudabilité, trempabilité, température de fusion, thermoplasticité); - socio-économiques (prix, disponibilité de la matière première, coût de production); - écologiques (ressources naturelles, recyclabilité, durabilité, empreinte carbone).

COMMENT CHOISIR UN MATÉRIAU ?

À retenir

Tout d’abord, un matériau est une matière d’origine naturelle ou artificielle permettant de fabriquer des objets. Il existe 4 familles de matériaux : les matériaux métalliques, les matériaux céramiques, les matériaux organiques et les matériaux composites. Les métaux sont obtenus à partir de minerais souvent piégés dans la roche. Ils sont souvent lourds, bons conducteurs électriques et résistants aux chocs. Les matériaux organiques sont d’origine végétale (comme le bois, le papier ou le latex) ; animale (comme le cuir ou la laine) ou synthétique (comme les plastiques). Ils sont souvent légers, isolants électriques et élastiques. Les matériaux minéraux se présentent sous la forme de terre, de sable, de pierres ou de roche. Ils sont souvent lourds, conducteurs thermiques, très durs et très cassants. Un matériau composite est un assemblage de deux ou plusieurs matériaux non miscibles (non mélangés) qui possède des propriétés supérieures à ses matériaux constitutifs seuls. On choisit un matériau en fonction de ses caractéristiques : mécaniques, physiques, chimiques, de fabrication, socio-économiques et écologiques.

ViDEO