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Cours Technologie des Matériaux

Démarré par redKas, Décembre 12, 2018, 05:44:03 PM

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redKas

Cours Technologie des Matériaux

Chapitre I. Le verre
I.1. Histoire du verre..............................................................................................................1
I.2. Introduction...................................................................................................................2
I.3. Le verre et l'état vitreux.....................................................................................................3
a. Qu'est-ce que le verre ? ......................................................................................................3
b. La transition vitreuse..........................................................................................................3
I.4. Structure des verres..........................................................................................................4
I.4.1. Liaison dans SiO2...........................................................................................................6
I.4.2. Hypothèses structurales...................................................................................................7
I.4.2.1. Hypothèses du réseau désordonné...................................................................................7
I.4.2.2.Hypothèses des cristallites.............................................................................................7
I.4.2.3. Autres hypothèses structurales ......................................................................................8
I.5. Conditions de vitrification..................................................................................................8
I.5.1. Théories structurales.....................................................................................................9
a. Critère de Goldschmidt (1926) ......................................................................................9
b. Règles de Zachariasen................................................................................................9
I.5.2. Théories cinétiques .....................................................................................................11
a. Mécanisme de la cristallisation.............................................................................................11
I.6. Généralités sur la séparation des phases amorphes.........12
I.6.1. Phénomènes d'immiscibilité dans les verres ........12
I.6.2. Phénomènes de murissement .........................................................................................12
I.6.3. Méthodes expérimentales..............................................................................................13
a. Détermination des courbes de coexistence...........................................................................13
b. Exemples des études sur les systèmes vitreux......................................................................13
I.7. Propriétés rhéologiques....................................................................................................14
I.7.1. Introduction..............................................................................................................14
I.7.2. Notions de rhéologie ...................................................................................................14
I.7.3 Viscosité..................................................................................................................15
I.7.4. La tension superficielle................................................................................................16
I.8. Propriétés élastiques et viscoélastiques des verres.....................17
I.8.1. Propriétés élastiques.....................................................................................................17
I.8.2. Fonctions viscoélastiques dans le domaine de transformation.....................................................17
a. Viscoélasticité en fluage.............................................................................................17
I.9. Constituants chimiques du verre..........................................................................................18
I.10. Classification des verres .................................................................................................20
I.10.1 Verre naturel .............................................................................................................20
I.10.2 Verre artificiel ...........................................................................................................20
I.10.2.1. Verre d'oxyde .........................................................................................................20
I.10.2.2. Verre de silice.........................................................................................................21
I.10.2.3. Verre sodocalcique...................................................................................................21
I.10.2.4. Verres de borates......................................................................................................21
I.10.2.5. Verre de phosphate...................................................................................................21
I.10.2.6. Verres de Germinâtes ................................................................................................22
I.10.2.7. Verre d'oxydes lourds ................................................................................................22
I.10.2.8. Verre de Chalcogénures..............................................................................................22
I.10.2.9. Verre d'Halogénures.................................................................................................22
I.10.2.10. Verres de Fluorures..............................................23
I.10.2.11. Verres Organiques...................................................23
I.10.2.12. Verre métallique ....................................................23
I.11. Fabrication du verre ...........................................................................24
I.11.1. Fabrication industrielle (Float process) ........................24
I.11.1.1. La préparation des matières premières.............................24
I.11.1.2. Fusion.......................................25
I.11.1.3. Affinage et homogénéisation............................25
I.11.1.4. Braise.............................................................26
I.11.1.5. Mise en forme du verre..................................................26
I.12. Exercice d'application sur les verres métalliques....................................26
Chapitre II. Les céramiques
II.1. Historique.............................................................27
II.2. Introduction.................................................................28
II.3. Définition et classification...................................................29
II.4. Matières premières............................................................29
II.4.1 Matières premières plastiques ..........................................30
II.4.1.1. Argiles........................................................................30
II.4.1.2. Les kaolins...................................................................32
II.4.2 Matières non plastiques..................................32
II.4.2.1. Dégraissants ............................................32
II.4.2.2. les fondants..........................................33
II.5. Procédés de fabrication des produits céramiques silicatés...........................................................33
II.5.1. Préparation des pâtes céramiques ....................................................................................33
II.5.1.1. Extraction de la matière première ..........33
II.5.1.2. Concassage et broyage ...............................................................................................34
II.5.1.3. Tamisage ...............................................................................................................35
II.5.1.4. Dosage .................................................................................................................35
II.5.1.5. L'homogénéisation ...................................................................................................35
II.5.1.6. Malaxage ...............................................................................................................35
II.5.2. Le façonnage ............................................................................................................36
II.5.3. Le séchage ...........................................................................36
II.5.4. La Cuisson..............................................................................36
II.5.5. Emaillage .........................................................................38
II.5.1. Méthodes d'émaillage .................................................................38
II.5.2. Séchage...................................................................38
II.5.3.Cuisson des glaçures ..........................................................39
II.5.4.Mécanisme de la formation de la couche intermédiaire ......39
II.5.6. Décoration ................................................40
II.6. Exemple d'un procédé de fabrication des pièces céramiques sanitaires............................................40
II.7. Calcul des propriétés des émaux...............................41
II.7.1. Introduction.................................................................................41
II.7.2 Calcul de l'acidité «A» ...................................................................41
II.7.3. Calcul de la tension superficielle de la glaçure........................................41
II.7.4. Calcul du coefficient de dilatation thermique «α» ...........................42
II.7.5. Détermination de la température de fusion (Tf) .................................................42
II.7.6. Formule de Seger (Formules stoechiométrique) .............................................43
II.7.6.1 Exercices d'application de la formule de Seger ......................................45
II.7.7. Correction de la glaçure suivant le principe de la croix ...........................46
Chapitre III. Les liants
III.1. Historique.............................................47
III.2. Introduction.....................................................................47
III.3 Gypse-Plâtre....................................................................................47
III.3.1 Historique.............................................................................................47
II.3.2. Introduction et définition du gypse ...................................49
II.3.3. Propriétés physiques et chimiques du gypse..................................49
II.3.3.1. Propriétés physiques...............................................................49
II.3.3.2. Propriétés chimiques......................................50
III.3.4. La fabrication du plâtre............................................................50
III.3.4.1 Stockage ...............................................................50
III.3.4.2 Concassage .....................................................................51
III.3.4.3 Reprise au stock, concassage secondaire et criblage, séchage, broyage ..........51
III.3.4.4. Cuisson du gypse ...........................................51
III.3.4.5. Refroidissement........................................................................53
III.3.4.6. Broyage et mélange................................53
III.3.4.6. Stockage ......................................53
III.3.4.7. Conditionnement ................................................................53
III.3.5. Propriétés des plâtres ...............................................54
II.3.6 L'utilisation du gypse et plâtre................55
III.4 Étude thermodynamique des différentes phases du système CaSO4- H2O.....57
III.5. Diagramme d'existence des différentes phases....................................63
III.5.1 Contribution à l'étude de gypse de Redjas (Mila) utilisant L'ATD/TG.............63
III.6. La chaux.................................64
III. 6.1. Définition.................................................64
III. 6.2. Les différentes variétés de la chaux .....................................64
III.6.2. Procédé de fabrication de la chaux ..............................65
II.6.2.1.Extraction du calcaire...............................................................66
II.6.2.2.Préparation et stockage du calcaire .....................66
III.6.3. Les propriétés de la chaux.....................................................68
III.6.3.1. Propriétés chimiques.........................................................68
III.6.3.2.Propriétés physiques..................................................69
III.6.3.3 Les principales applications de la chaux...........................69
III.7. Le ciment Portland...................................................71
III.7.1. Introduction................................................................71
III.7.2. Définition du ciment.......................................71
III.7.3. Procédé de fabrication du ciment........................71
III.7.3.1 Préparation du mélange...............................71
III.7.3.2. Cuisson du mélange pour obtention du clinker..........................73
III.7.3.3. Proportions des matières premières et composition potentielle des ciments......76
III.7.4. Hydratation de ciment portland..............................77
III.7.4.1. Théorie de la prise et du durcissement ..............................77
III.7.4.2. La théorie moderne.............................................77
III.7.4.3. Hydratation des phases du ciment.............80
III.8. Ciment blanc..............................81
III.9. Ciments spéciaux.............................................81
III.10. Exercices d'applications sur le calcul du mélange...................82
Références bibliographiques ........................83

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