Annexe13_ECTS et syllabus_MAT

Spécialité Matériaux
Contenu de la formation en 1A2S
Titre
UE1 - Approche multi-échelle
des Matériaux
UE2 - Relations structurepropriétés I
UE3 - Outils analytiques et
Pratique expérimentale
Resp. UE
E. Andrieu
C. Combes
M. Betbeder
Crédits
12
Heures
Matières
Coeff
Resp. Mat.
37:20
Physicochimie quantique
3
C. Mijoule
9:00
Init. Méca milieux continus
1
D. Poquillon
28:00
Thermodynamique du solide
2
C. Dufaure
37:20
Sciences et Génie des Matériaux
3
E. Andrieu
25:30
Projet 1A IMAT
3
C. Dufaure
18:40
Cristallographie
1,5
B. Viguier
18:40
Chimie Inorganique Structurale
1,5
C. Tendero
18:40
Chimie Organique
1,5
Y. Le Bigot
18:40
Chimie des polymères
1,5
C. Cecutti
10:40
Electrochimie
1
M. Betbeder
28:00
Chimie Analytique
3
P. Behra
63:00
TP chimie inorganique et
polymères
3
M. Freche
1
D. Poquillon
6
7
Projet (Communication)
28:10
UE4 - Projet professionnel
D. Poquillon
5
30
Expression écrite assistée
Projet pro. Et conférences
37:20
Anglais 1A2S
3
YR. Terrier
21:00
Education Physique
1
T. Ambal
400:00
30
Contenu de la formation en 2A1S
Titre
UE1 - Maîtrise des
microstructures
UE2 - Caractérisation et
propriétés des matériaux
UE3 - Relations structurepropriétés II
Resp. UE
E. Andrieu
B. Viguier
D. Poquillon
Crédits
8
Heures
C. Dufaure
Coeff
Resp. Mat.
37:20
Processus de mise en œuvre des
microstructures
3
E. Andrieu
18:40
Phénomène de Transferts II
1
B. Caussat
9:20
Dynamique des systèmes
1
L. Prat
63:00
TP Chimie - Physique
3
JL. Trompette
18:40
Cristallographie
2
B. Viguier
28:00
Chimie Inorganique du solide
2
C. Combes
18:40
Physico-chimie des polymères
2
A. Lamure
18:40
Caractérisation des matériaux
2
L. Laffont
18:40
Outils numériques
2
D. Poquillon
28:00
Méthodes d'optimisation
2
S. Domenech
L. Pibouleau
18:40
Résistance des matériaux
2
M. Frèche
2
E. Andrieu
1
P. Duverneuil
8
9
9:20
Comportement des matériaux de
structures
Matériaux à propriétés spécifiques
9:20
Matériaux et nucléaire
1
C. Dufaure
9:20
Plan d'expérience II
1
A. Lamure
18:40
Anglais 2A1S
1
JF
21:00
Education Physique 2A1S
1
T. Ambal
9:20
Exposé de stage 1A
1
JL. Lacout
28:00
UE4 – Métiers de l’ingénieur
Matières
5
30
382:40
30
Contenu de la formation en 2A2S
Titre
UE1 - Surfaces et interfaces
Resp. UE
C. Blanc
Crédits
Heures
2
C. Blanc
18:40
Optimisation des propriétés de
surface
2
C. Blanc
18:40
Traitements de surface
2
P.
Duverneuil
42:00
Projet
3
J. Huez
1,5
A. Lamure
1
A. Lamure
1,5
D. Poquillon
9
UE3 - Procédés et thermique
appliqués aux matériaux
UE4 - Métiers de l'ingénieur
JS. Condoret
C. Dufaure
6
7
8
30
Resp. Mat.
Corrosion
9:20
A. Lamure
Coeff
21:20
18:40
UE2 - Multimatériaux
Matières
18:40
Mise en œuvre des polymères
Matériaux composites à matrice
polymère
Matériaux composites et
multimatériaux
9:20
Poudres et céramiques
1
M. Hémati
31:30
TP Matériaux (et Polymères)
1
G. Odemer
9:20
Calcul numérique
1
P. Floquet
37:20
Opérations unitaires - Techniques
Séparatives
2
J. Albet
16:00
Génie thermique
1
12:00
Rayonnement
1
9:20
Phénomènes de transfert III
1
JS. Condoret
21:00
TP Phénomène de transfert
1
N. Le Bolay
28:00
Outils pour la conception
2
J. Huez
37:20
Chimie Analytique
3
C. Rey
9:20
QHSE
1
N. Gabas
18:40
Anglais 2A2S
1
JF
18:40
Education Physique 2A2S
1
T. Ambal
JS. Condoret
405:10
30
Détail du contenu de la formation en 1A2S
Titre
Matières
Physicochimie quantique
Init. Méca milieux continus
UE1 - Approche multiéchelle des Matériaux
Thermodynamique du solide
Sciences et Génie des Matériaux
Projet 1A IMAT
Syllabus
Introduction aux phénomènes Quantiques . Notion de fonction d'onde.
L'Equation de Schrödinger . Les lois Générales de la Mécanique Quantique.
Les postulats. Résonance Magnétique. Systèmes à double puits. Diffusion sur
une surface. Diffusion de défauts. L'Atome d'Hydrogène. L’atome à plusieurs
électrons. Orbitales atomiques. Les méthodes de base de la chimie quantique.
Processus d’adsorption dissociative sur des surfaces. Liaison métallique : Gaz
d’électrons enfermé dans une boite: énergie de Fermi. Densité d’états.
Définition de l’énergie de Fermi. Effets de température : introduction aux
statistiques de Boltzmann et de Fermi-Dirac. Application à la détermination de
la chaleur spécifique et de la susceptibilité magnétique. Rôle de l’expansion
thermique sur les propagations de défauts (Schottky et Frenkel). Coefficients
de diffusion : courbe d’Arrhenius. Energie superficielle d’une surface
métallique. Densité électronique au voisinage de la surface. Interactions fortes
dans les solides : structure de bandes. Construction qualitative d’une chaîne
d’atomes. Notion de zone de Brillouin.
Rappel de mécanique (statique et cinématique); définition des camps de
déplacement déformations contraintes
Solutions et mélanges : grandeurs molaires partielles, potentiel chimique et
activité, grandeurs d'excès, modélisation des solutions - Diagrammes
d'équilibres multiphasés et multiconstituants - Equilibres chimiques Diagramme d'Ellingham - Thermodynamique des défauts ponctuels Thermodynamique des interfaces.
Les grandes classes de matériaux : importance économique. Propriétés
d'emploi les plus courantes. Notions de règles de conception et de cahier des
charges techniques. Propriétés intrinsèques liées à la composition chimique.
Propriétés liées à la microstructure et aux défauts (effets d'échelle). Mise en
œuvre des microstructures. · Processus fondamentaux : Diffusion, défauts,
interfaces, surfaces, transformations de phase. Outils prévisionnels:
Thermodynamique des solides, cinétique, modélisation. · Procédés de mise en
œuvre des microstructures. Outils informatiques d'aide à la sélection des
matériaux. Métallurgie des alliages à base de fer (aciers, fontes) alliages
d’aluminium, alliages à base de titane. Traitements thermiques,
microstructures et propriétés des alliages.
Découverte du domaine des matériaux et procédés et sa part dans l'activité
économique ; prise de conscience des différentes échelles de microstructure et
l'importance des procédés
Cristallographie
Chimie Inorganique Structurale
UE2 - Relations structurepropriétés I
Chimie Organique
Chimie des polymères
Electrochimie
UE3 - Outils analytiques et
Pratique expérimentale
Chimie Analytique
TP chimie inorganique et
polymères
Systèmes cristallins et réseaux. Réseau réciproque. Symétrie (Groupes
Ponctuels ; Groupes d'espace). Diffraction des polycristaux. Diffraction des
monocristaux et détermination de structure.
Relations entre état solide et liaison chimique. Les grands types de structures
métalliques et iono-covalentes. Exemples représentatifs de synthèse de solides
iono-covalents
- Répartition atomique dans les molécules organiques
- Aspect énergétique, cinétique, électronique et géométrique des mécanismes
- Notion de mécanismes réactionnels : processus homolytique ou hétérolytique
- Influence du milieu réactionnel
- Détermination des mécanismes : outils théorique et techniques
- Exemples de l’utilisation de réactions de: substitution, d’élimination ou
d’addition dans la synthèse et la réactivité des fonctions.
Généralités sur les polymères : Notions de polymolécularité, masses
moléculaires moyennes, degré de polymérisation.
Les deux grandes méthodes de synthèse : par polyaddition (en chaîne) et par
polycondensation (par étapes) ; mécanismes des réactions, cinétiques, réactions
radicalaires, ioniques, impact sur les masses moléculaires et les degrés de
polymérisation ;
Un aperçu des procédés de polymérisation.
Thermodynamique électrochimique ; Cinétique électrochimique (courbes
intensité-potentiel, limitations réactionnelle et diffusionnelle) ; Applications en
génie électrochimique (caractéristiques des générateurs électrochimiques,
électrolyses industrielles, dépôt électrolytique, procédés de dépollution) ;
Analyse électrochimique (capteurs potentiométriques, ampérométriques et
conductimétriques).
Méthodologie d'analyse : échantillonnage, préparation des échantillons,
traitement et présentation des résultats d'une analyse;
Analyse chromatographique : les paramètres de l'analyse chromatographique,la
chromatographie en phase gazeuse et en phase liquide, l'analyse quantitative
par chromatographie
Réaliser des synthèses de polymères selon les deux grands types de réactions :
Analyser les produits obtenus et vérifier leur configuration et leur composition.
Détail du contenu de la formation en 2A1S
Titre
Matières
Processus de mise en œuvre des
microstructures
UE1 - Maîtrise des
microstructures
Phénomène de Transferts II
Dynamique des systèmes
TP Chimie - Physique
UE2 – Caractérisation et
propriétés des matériaux
Cristallographie
Chimie Inorganique du solide
Physico-chimie des polymères
Syllabus
Intérêt pratique de l'étude des transformations de phases. Définition d'une
microstructure et notions d'échelle d'hétérogénéité. Notions de
thermodynamique utiles à l'étude des transformations de phase. Description et
modélisation des interfaces et interphases. Phénomènes de diffusion et de
transport (mécanismes et modélisation). Transformations de phases impliquant
la diffusion. Solidification. Transformations à l'état solide. Transformations
displacives. Transformations martensitiques.
Traitement à l'échelle locale des phénomènes de transferts de quantité de
mouvement (mécanique des fluides), de chaleur et de matière avec réactions
chimiques homogènes et hétérogènes - Fluides newtoniens et non newtoniens
- Initiation à la turbulence, profil universel de vitesse
Réaction catalytique. Diffusion dans les catalyseurs. Transferts externes
fluide-catalyseur. Couplage réaction-transferts (module de Thiele et facteur
d’efficacité). Influence sur productivité et sélectivité.
Choix d’un réacteur catalytique (comparaison lit fixe-lit fluidisé)
Modélisation des réacteurs catalytiques à lit fixe.
Equilibres liquide/vapeur et solide/liquide; Phénomènes
interfaciaux;Electrodéposition; Adsorption à l'interface solide/liquide;
Thermodynamique des mélanges; Chromatographie en phase gazeuse; Etude
des gels
Diffraction : - analyse quantitative d’un diagramme de diffraction de poudre,
effet des éléments de la microstructure ; introduction à la méthode de
Rietveld; diffraction par un monocristal, construction d’Ewald ; exploration
du réseau réciproque, détermination de structure.
Propriétés anisotropes des cristaux. Représentation tensorielle : - notation
tensorielle, rappel de calcul, ; - représentation des grandeurs physique et
propriétés par des tenseurs, - propriétés des tenseurs symétriques de rang 2. Principaux couplages entre grandeurs physiques. - Symétrie des propriétés et
symétrie cristalline : Principe de Neumann. - Application : conductivité
électrique, piézoélectricité, élasticité.
Défauts et non-stoechiométrie dans les solides; Conductivité ionique dans les
solides; Les méthodes d'élaboration des solides. Propriétés physique des
cristaux : conduction électronique, magnétisme, diélectriques.
Structures et propriétés des polymères en solution (masses molaires,
solubilité). Transitions thermodynamiques (transition vitreuse, cristallisation,
fusion). Propriétés (mécaniques, thermiques, optiques, électriques) des
polymères
Caractérisation des matériaux
Outils numériques
Exploitation des interactions rayonnement – matière. Apport des différents
techniques de microscopie à la caractérisation des matériaux Utilisation de la
diffraction des rayons X et des électrons.
Spectroscopies vibrationnelles, Interprétation des spectres IR et Raman.
Introduction à la théorie des groupes et à ses applications en spectroscopie.
Connaissance de base en analyse d'image, Compre le fonctionnement un code
éléments finis et modelise un problème simple de thermique ou de mécanique
Méthodes d'optimisation
Résistance des matériaux
UE3 - Relations structurepropriétés II
Comportement des matériaux de
structures
Présentation des concepts de base de la résistance des matériaux. Rappels sur
les notions de déformation, contrainte, limite élastique.
Géométrie et statique des poutres, Sollicitations dans les poutres.
Détermination des contraintes et déformations élémentaires (compression,
traction, flexion pure, ..) Calcul analytique de l'état mécanique pour des
cylindres sous pression. Visualisation des différentes grandeurs en utilisant un
code éléments finis
1ere Partie : Mécanismes locaux du comportement mécanique. . Elasticité
anisotrope, origine physique, traitement tensoriel.. Plasticité, définition et
propriétés des dislocations, dynamique des dislocations et obstacles au
mouvement.. Mécanismes et lois de fluage. Carte de déformation de Asbhy..
2eme Partie : Approche macroscopique du comportement mécanique. .
Critères de plasticité, écrouissage isotrope et cinématique, Lois de
comportement.. Fluage, Fatigue (Bases expérimentales, principales lois de
comportement et d’endommagement).. Introduction à la mécanique de la
rupture..
Matériaux à propriétés spécifiques
Matériaux semi-conducteurs . Les interfaces, réactivité chimique .
Fonctionnement des composants de base.
Matériaux et nucléaire
Notions fondamentales sur les différents processus et les lois de la
radioactivité - dosimétrie et radioprotection - Matériaux utilisés dans
l'industrie du nucléaire
UE4 – Métiers de l'ingénieur
Plan d'expérience II
Plan d'expérience II
Détail du contenu de la formation en 2A2S
Titre
Matières
Corrosion
Optimisation des propriétés de
surface
UE1 - Surfaces et interfaces
Traitements de surface
Projet
Mise en œuvre des polymères
Matériaux composites à matrice
polymère
Matériaux composites et
multimatériaux
UE2 - Multimatériaux
Poudres et céramiques
TP Matériaux (et Polymères)
Syllabus
Généralités : manifestations et coût de la corrosion - Thermodynamique et
cinétique des réactions de corrosion - Mécanismes de corrosion - Protection
contre la corrosion - Méthodes d'études de la corrosion - Etudes de cas
adaptées.
Introduction et définition d'une surface - Topographie de surface - Dureté
superficielle - Contraintes superficielles - Tribologie : frottement, usure et
lubrification - Traitements d'optimisation des propriétés de surface
Nettoyage et préparation des surfaces.
Techniques de dépôt par voie sèche
(cémentation, PVD, CVD).
Techniques de dépôt par voie humide (dépôts
électrolytiques, dépôts chimiques,
traitement de conversion) .
Techniques de diffusion (nitruration, carbonitruration, aluminisation,
chromisation).
Un problème est confié à chaque groupe : conférer ou améliorer une propriété
d'emploi d'un produit donné. Les élèves utilisent les bases de données et font
appel aux ressources de recherche présentes dans les laboratoires pour élaborer
et caractériser leur produit. Une large place est laissée à l'initiative personnelle.
Rhéologie et procédés de mise en forme (extrusion, injection, moulage,
soufflage, RTM, photolithographie, techniques d'impression) des polymères
Matériaux préimprégnés, contrôle matière première, règles de drapage,
propriétés mécaniques des composites
Connaître les principaux matériaux composites et leurs procédés de mise en
œuvre, mécanique dans un composite et un sandwich, Connaître des exemples
de multimatériaux
Technologie des poudres : Procédés d’élaboration de solides divisés, procédés
de mise en forme de poudres, Caractérisation de poudres (particules,
agglomérats et lits de particules), Ecoulement de poudres, Ecoulement à travers
de lits de particules, fluidisabilité d’une poudre, Modes de liaison des
particules, Frittage thermique. Céramiques : Généralités sur les matières
premières, Fabrication des produits céramiques, Technique de cuisson.
Interaction matériau - milieu (corrosion aqueuse) tracé de courbes
potentiostatiques, observation de la dégradation des matériaux. Observation
de la microstructure : préparation métallographique, microscopie optique,
MEB. Traitements thermiques, durcissement structural. Propriétés
mécaniques : traction, essais de dureté (macrodureté et microdureté). Etudes
des propriétés physicochimiques des polymères : (viscosité à l’état fondu,
viscosité en solution); Influence des additifs sur les propriétés des polymères :
Réalisation d’un matériau expansé : Méthodes d’investigations et d’analyse
d’un polymère
Calcul numérique
Opérations unitaires - Techniques
Séparatives
UE3 - Procédés et thermique
appliqués aux matériaux
Génie thermique
Rayonnement
Phénomènes de transfert III
TP Phénomène de transfert
UE4 - Métiers de l'ingénieur
Outils pour la conception
BC: Cristallisation industrielle (solubilité, sursaturation, nucléation/croissance:
principaux mécanismes et cinétiques, principaux types de cristallisoirs
industriels et dimensionnement)
JA : Distillation industrielle, dimensionnement et compréhension du
fonctionnement
MH : Généralités sur le séchage de solides : But du séchage, Technologie du
séchage (Séchage mécanique, Séchage par convection : séchoirs à plateaux,
séchoir tunnel, séchoir à tambour rotatif, séchoirs à lit fixe, à lit fluidisé et
pneumatique, séchoir par pulvérisation, Séchage par conduction, Séchage par
lyophilisation) Définition des grandeurs physico-chimiques et diagramme de
l’air humide, Bilans sur les séchoirs, Equilibres thermodynamiques (concept
d’eau libre et liée, capillarité, loi de Kelvin, isothermes de sorption-désorption)
Cinétique du séchage (courbes de séchage, les périodes de séchage,
interprétation). Calcul des séchoirs.
description technologique des échangeurs thermiques industriels et de leur
fonctionnement (contre-courant, co-courant...). Méthode de conception DTML
(calcul de la surface d'échange). Méthode d'évaluation des performances d'un
échangeur donné par la méthode des efficacités. Transfert de chaleur dans les
cuves agitées. Description et mise en équation des phénomènes de
condensation et d'ébullition
équation de base du transfert radiatif. Corps noirs et corps gris. Facteurs de
forme. Application à la mesure de température. Application au calcul des fours.
mise en place de l'équation de bilan d'énergie thermique dans un solide en
régime permanent, en régime transitoire, avec et sans génération de chaleur.
Utilisation pour calculer les profils de température et les flux thermiques dans
les solides. Interaction avec les phénomènes convectifs de surface.
Mécanique des Fluides. Rhéométrie. Bancs d'essai de pompes
centrifuges .Bancs de dynamique des fluides. Transferts Thermiques.
Changement de phase. Echangeur de chaleur à tubes coaxiaux eau-eau à
écoulement turbulent. Transfert de matière. Mesure du coefficient de transfert
de matière en lit fixe par technique électrochimique. Régulation.
Lecture de plans et initiation au dessin industriel: Rappels géometriques et
projection orthogonale ; modélisation des solides 3D; coupes et sections ;
filetages ; cotation dimensionnelle ; liaisons ; schémas de principe ; cotes
tolérancées.
Utilisation du logiciel de CAO CATIA.
Chimie Analytique
QHSE
Introduction aux méthodes spectroscopiques. Spectroscopies des niveaux
d'énergie de l'atome : rappels et principes de base, absorption et emission
atomique, absorption et émission des rayons X, microsonde électronique,
fluorescence X, XPS, spectroscopies d'électrons Auger. Utilisation des
propriétés du noyau atomique: spectroscopies de masse, SIMS, RBS, RMN et
ses applications aux solides. Spectroscopies vibrationnelles pour l'étude des
solides : théorie du groupe facteur et ses applications, dichroïsme et
orientations moléculaires, effet des contraintes mécaniques.
Initiation à la maîtrise des risques industriels. I : Généralités sur le contexte
règlementaire français et européen des risques industriels et professionnels. II :
Présentation de méthodes d'analyse des risques.