MÉTALLOGRAPHIE Essais physiques
Les principales caractéristiques physiques, en tout cas celles d'usage le plus courant, concernent respectivement la dilatation, la résistivité électrique, la capacité thermique massique, la conductivité thermique, les propriétés magnétiques, le pouvoir thermoélectrique. La mesure des variations de ces caractéristiques permet de déduire des informations concernant les évolutions structurales des métaux et alliages en fonction de la température et de la concentration. Les limites de stabilité des différentes phases des alliages en fonction de la composition et de la température, donc les diagrammes d'équilibre correspondant, peuvent être ainsi déterminés. Par ailleurs, elles permettent de caractériser les états structuraux métastables et d'analyser leur évolution en fonction de la température ou du temps ; ainsi peuvent être étudiés : les états écrouis, les phénomènes de restauration et de recristallisation, l'influence de la trempe et du revenu, les processus de vieillissement et de précipitation, les transformations ordre-désordre, les mécanismes de frittage en système monophasé ou polyphasé.
Mesures de dilatation
Un solide métallique chauffé augmente de volume ; la mesure linéaire d'une de ses dimensions traduit généralement aussi une expansion, sauf dans le cas de certaines directions cristallographiques, si le matériau considéré est anisotrope ou s'il se produit une transformation allotropique ou invariante. Comme il est plus commode de mesurer des variations de longueur que de volume, les paramètres habituellement employés caractérisent la dilatation linéaire.
La courbe de variation relative de longueur d'un échantillon en fonction de la température, soit Δ = f (T) avec Δ = (L − L0)/L0, n'est pas linéaire. Par définition, le coefficient ̄α de dilatation linéaire moyen est l'accroissement moyen de longueur par unité de longueur (prise à 0 0C) et par degré, soit :
De même, entre deux températures T1 et T2 on peut définir un coefficient moyen :
Lorsque l'écart entre les températures T2 et T1 devient infinitésimal, il en est de même pour la variation de longueur concomitante. On définit alors un coefficient de dilatation linéaire vrai, soit :
Il existe une autre définition de ce coefficient de dilatation vrai lorsqu'on considère qu'il traduit le changement dimensionnel d'une longueur unitaire soumise à une modification de température égale à 1 0C, soit :
Dans les cas où l'on est contraint de caractériser des variations de volume, on pourra utiliser des expressions similaires
correspondant aux coefficients de dilatation cubique moyen et vrai, soit :
On peut donc écrire :
Les deux principales méthodes utilisées pour la détermination précise des variations dimensionnelles et des coefficients de dilatation sont la radiocristallographie et la dilatométrie.
Méthodes fondées sur la diffraction des rayons X
Les méthodes radiocristallographiques ont pour objet de déterminer les paramètres de la maille élémentaire du solide cristallin considéré, et l'évolution de ces paramètres en fonction de la température. À cette fin, des chambres « à chaud » ont été conçues ; elles sont principalement de deux types : chambres photographiques et diffractomètres à compteur, comportant dans les deux cas une source de chauffage de l'échantillon. Ces deux types d'appareillage mettent en œuvre[...]
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Écrit par
- Georges CIZERON : professeur à l'université Paris-Sud, Orsay, directeur du laboratoire de structure des matériaux métalliques, Orsay
Classification
Médias
Mesures de résistivité
Encyclopædia Universalis France
Analyse thermique
Encyclopædia Universalis France
Diatomètres de Chevenard
Encyclopædia Universalis France
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