Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1023  Gr. 01
Titre : Matériaux I
Session : Automne 2016  Horaire et local
Professeur : Korwin-Pawlowski, Michael
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Au terme de cette activité, l'étudiant(e) sera en mesure : d'établir les relations fondamentales qui existent entre les propriétés intrinsèques et leurs structures, de faire un choix approprié selon les structures spécifiques des matériaux différents, leurs propriétés mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques.

Contenu

Structure de l'atome et architecture atomique. Directions et plans cristallins. Structure des solides cristallins et semi-cristallins : métaux, céramiques, semi-conducteurs et polymères. Analyse cristallographique. Contraintes et déformations, propriétés et microstructures. Modélisation des liaisons atomiques. Cohésion et rigidité. Les matériaux sous contrainte. Résistance des matériaux fragiles. Fragilité. Ténacité. Viscoélasticité et plasticité. Fluage. Fatigue. Transition ductile-fragile. Solidification et limites de solubilité. Diagrammes d'équilibre binaire. Systèmes métalliques et céramiques. Durcissement des polymères. Propriétés mécaniques, thermiques. Propriétés électriques des conducteurs et semi-conducteurs. Propriétés magnétiques et optiques. Dégradation des propriétés. Corrosion et types de corrosion. Protection des matériaux contre la corrosion. Dégradation des polymères et des céramiques. Choix des matériaux. Raisons du choix et évaluation des besoins.
2. Objectifs spécifiques du cours :
Le cours couvre 2 des 12 qualités requises des diplômés telle que définies dans les normes d'agrément des programmes de génie au Canada. (http://www.engineerscanada.ca/sites/default/files/w Accreditation Criteria Procedures 2012.pdf) :

1. Qualité 1 : Connaissances en génie

2. Qualité 2 : Analyse de problèmes

Ces qualités sont mesurées dans ce cours pour fins de rétroaction.

Objectifs spécifiques Qualité Indicateurs Introduit Développé Appliqué
Connaître les relations fondamentales entre les propriétés mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques des matériaux. Faire un choix approprié des matériaux.
1
 2. Démontrer une connaissance des concepts fondamentaux de la physique et de la chimie.
x
x
1
 3. Comprendre et appliquer les notions fondamentales de l'ingénierie.
x
x
Résoudre les problèmes techniques en fonction des propriétés des matériaux, leurs propriétés.
2
 1. Identifier les informations connues et inconnues, et les incertitudes d'un problème.
x
2
 2. Formuler un processus de résolution de problème, comprenant des approximations et des hypothèses.
x
2
 4. Évaluer les résultats obtenus et formuler des conclusions.
x
3. Stratégies pédagogiques :
  • Cours magistraux (3 heures par semaine). Présentation de la théorie et des exemples.
  • Exercices
4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :
Les mercredis de 11 h 30 à 12 h 30 ou sur rendez-vous.
5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1    Introduction. Structure atomique. Liaisons interatomiques.
  • Introduction. Structure atomique. Liaisons interatomiques.
  • Section du livre Callister Chapitres 1 et 2 (Baïlon-Dorlot, Chapitre 2.4).
 09 sept. 2016 
2    Propriétés électriques des matériaux. Les semi-conducteurs.
  • Sections du livre Callister Chapitre 19

EXERCICE 1 (Le 13 septembre 2016)

 16 sept. 2016 
3    Structure des solides cristallins. Défauts dans les solides.
  • Sections du livre Callister Chapitres 3 et 4 (Baïlon et Dorlot Chapitre 3)

EXERCICE 2 (Le 20 septembre 2016)

 23 sept. 2016 
4    La diffusion dans les solides.
  • Sections du livre Callister Chapitre 5

EXERCICE 3 (Le 27 septembre 2016)

 30 sept. 2016 
5    La diffusion et l'implantation ionique - Deux outils de la microélectronique.
  • Sections du livre Sze Chapitres 13.1 à 13.6

EXERCICE 4 (Le 4 octobre 2016)

 07 oct. 2016 
6    Semaine d'études 14 oct. 2016 
7    Examen de mi-session 21 oct. 2016 
8    Propriétés optiques des matériaux.
  • Sections du livre Callister Chapitre 22.
 28 oct. 2016 
9    Propriétés thermiques et magnétiques des matériaux.
  • Sections du livre Callister, Chapitres 20 et 21.
 04 nov. 2016 
10    Propriétés mécaniques des métaux. Caractérisation des matériaux.
  • Sections du livre Callister Chapitre 6 (Baïlon-Dorlot, Chapitres 1 et 2.1 à 2.3).

EXERCICE 5 (Le 8 novembre 2016)

 11 nov. 2016 
11    Matériaux sous contraintes et rupture.
  • Sections du livre Callister Chapitres 8.1 à 8.6 (Baïlon-Dorlot, Chapitre 4.)

DÉMONSTRATION AU LABORATOIRE - Test de rupture

 18 nov. 2016 
12    La fatigue et le fluage des métaux.
  • Sections du livre Callister Chapitres 8.7 à 8.16 (Baïlon-Dorlot, Chapitre 7).

EXERCICE 6 (Le 22 novembre 2016)

 25 nov. 2016 
13    Diagrammes d'équilibre et transformations de phases. Les alliages.
  • Sections du livre Callister Chapitres 9, 10 et 12

EXERCICE 7 (Le 29 novembre 2016)

 02 déc. 2016 
14    Choix des matériaux et considérations de conception.
  • Sections du livre Callister Chapitre 23.9 à 23.17.

EXERCICE 8 (Le 6 décembre 2016)

 09 déc. 2016 
15    Examen final 16 déc. 2016 
6. Évaluation du cours :
Outils d'évaluation Pondération Indicateurs mesurés
Travaux dirigés (8 séances)
20 %
Examen de mi-session
30 %
 1.2 et 2.1
Examen final
50 %
 1.3; 2.2 et 2.4
Par indicateur mesuré, on entend qu’à la fin du cours, un niveau de performance (0, 1, 2, 3) est donné pour chaque indicateur et pour chaque étudiant selon la grille ci-dessous :
Indicateurs Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3
1.2 - Démontrer une connaissance des concepts fondamentaux de la physique et de la chimie. Moins de 52 % Entre 52 % et 63 % Entre 64 % et 83 % Plus de 84 %
1.3 - Comprendre et appliquer les notions fondamentales de l'ingénierie Moins de 52 % Entre 52 % et 63 % Entre 64 % et 83 % Plus de 84 %
2.1 - Identifier les informations connues et inconnues, et les incertitudes d'un problème. Identification inadéquate ou inexistante des informations connues et inconnues et des incertitudes. Identification partielle des informations connues et inconnues et des incertitudes. Identification adéquate des informations connues et inconnues et des incertitudes. Identification exhaustive des informations connues et inconnues et des incertitudes.
2.2 - Formuler un processus de résolution de problème, comprenant des approximation et des hypothèses Formulation du processus de résolution inacceptable et traitement inadéquat des approximations et des hypothèses Formulation du processus de résolution acceptable, mais traitement partiel des approximations et des hypothèses Formulation du processus de résolution et traitement des approximations et des hypothèses acceptables Formulation du processus de résolution et traitement des approximations et des hypothèses remarquables
2.4 - Évaluer les résultats obtenus et formuler des conclusions. Évaluation et/ou conclusions inexistantes Évaluation et conclusions partielles Évaluation et conclusions acceptables Évaluation et conclusions remarquables
7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :
    Obligatoire :
    1. Science et génie des matériaux. William D. Callister Jr. Modulo Éditeur, Mont-Royal QC, 2001

    Facultatifs :

    1. Des matériaux. Jean-Paul Baïlon, Jean-Marie Dorlot. 3e édition. Presses Internationales Polytechnique. Montréal 2000
    2. Semiconductor devices - Physics and technology. S. M. Sze 2nd edition, John Wiley and Sons Inc. Toronto ON, 2001
    3. Notes du professeur

9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca