cor sujet GMP S1 - 2012-2103

Examen SdM 2012– Module F114
DUT GMP - IUT Lyon 1
Sujet 1 - durée : 55 min
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Répondre sur la feuille EXCLUSIVEMENT et toujours donner les expressions littérales
NOM :
GROUPE :
Exercice 1 – Questions de cours (5 points)
1. Donner la définition des électrons de valence.
Nombre d’électrons sur la dernière couche électronique d’un atome (1 point)
2. Soit un matériau constitué d’un atome métallique et d’un atome non métallique. De quelle famille
de matériaux fait-il partie (justifier) ?
Des céramiques. L’atome métallique est à guache dans le tableau de Mendeleïev (peu d’électron de
valence donc donneur d’électrons) et l’atome non métallique est à droite (beaucoup d’électron de
valence donc cherche à recevoir ou partager des électrons). Il y aura formation de liaison ionique
donc d’une céramique (1 point)
3. La photo ci-dessous représente la section d’une éprouvette après un essai de traction à rupture.
a. Quel est le type de rupture ? Ductile(1 point)
b. Parmi les deux courbes de traction présentées ci-dessous, sélectionner celle qui
correspond à la courbe de traction de ce matériau. (1 point)
σ0 σ0 X
X
Courbe 1
ε0 Courbe 2
ε0 4. Donnez la définition de la densité atomique linéaire.
D= longueur occupée par les atomes / longueur total(1 point)
Exercice 2 – Essai de traction sur une éprouvette en aluminium (5 points)
En TP, est réalisé un essai de traction sur plusieurs éprouvettes plates dont une en aluminium d’épaisseur
initiale e0, de largeur initiale b0 et de longueur initiale l0.
Au cours de ce TP, les propriétés suivantes sont calculées : module de Young E, limite élastique Re,
résistance en traction Rm et déformation après rupture εR. A.N. : E = 72,4 GPa ; Re = 120 MPa ; Rm = 125 MPa ; εR = 4,40 % ; l0 = 61,0 mm ; e0 = 1,10 mm; b0 = 24,8 mm ; σr = 92,0 MPa ; ν = 0,330. 1. Quelle est la déformation longitudinale ε lorsque σ est égale à la moitié de la limite élastique ?
ε=Re/(2E)=8,3 x10-­‐4=0,83%(1 point) 2. Jusqu’à quelle force F, l’éprouvette se déforme-t-elle de manière homogène ?
F=Rm*e0*b0=3410N(1 point)
3. Connaissant la contrainte à la rupture σr, quelle est la déformation longitudinale εr juste avant la
rupture de l’éprouvette ?
On a: ε R= ε r − σ r /E donc ε r= ε R + σ r /E=[(4.40/100+92/72400)]x100=4.52% (1,5 point)
Examen SdM 2012– Module F114
DUT GMP - IUT Lyon 1
4. Connaissant le coefficient de Poisson ν du matériau, déterminer l’allongement transverse Δb de
l’éprouvette juste avant sa déformation plastique.
Δb=b0.ε t=-­‐b0νε =-­‐b0ν. Re/E=-­‐24.8x0.33x120/72400=-­‐0.014 mm(1,5 point) Exercice 3 – Liaison (5 points)
1. Quelle liaison peuvent former le magnésium (Mg : 1s22s22p63s2) et le soufre (S :
1s22s22p63s2.3p4) ? (1 point) Donner la formule chimique (0,5 point) et le nom du composé
formé(0,5 point). Déterminer à quelle famille appartient ce matériau (1 point), et en citer
deux propriétés physiques. (2 point) Justifier toutes vos réponses.
Mg2+ : 1s22s22p6 S2- : 1s22s22p63s2. 3p « 6»
MgS ; sulfure de magnésium ; Mg donne 2 électrons à S à liaison ionique à
céramique
Propriétés : fragile, température de fusion élevée, isolant thermique et électrique,
résistant….
2. Calculer le nombre n d’atomes de nickel et le nombre d’atomes de titane dans 1 g de NiTi.
MNi = 58.7 g/mol ; MTi = 47,9 g/mol ; NA = 6,02 1023.
nNi=nTi=nNiTi=Na/( MNi + MTi)=5,6x1021 atomes (2 points)
Exercice 4 – Cristallographie de l’aluminium (5 points)
L’aluminium cristallise dans un système cubique avec une maille cubique à faces centrées de paramètre a.
1. Représenter sur la figure 1 la maille d’aluminium (on fera apparaître les atomes d’aluminium par des
ronds).(0 ,5 point)
Figure 1
Figure 2 : (321)
Figure 3 : [212]
2. Tracez le plan d’indice de Miller (321) sur la figure 2 et la direction [212] sur la figure 3.(2 points)
3. Sachant que l’aluminium a un rayon atomique r et une masse molaire M, calculer sa masse volumique
ρ. On donne le nombre d’Avogadro NA. (2,5 points)
A.N. : r = 0,144 nm ; M = 26,98 g/mol ; NA = 6,02 x 1023 atomes/mole.
aCFC=4r/sqrt(2) = 0.407nm ; nCFC=4 ρ=nCFC.M/(Na.aCFC3)=2653 Kg.m-­‐3