Familles de matériaux et leurs principales caractéristiques - Technologie - 3ème

Familles de matériaux et leurs principales caractéristiques - Technologie - 3ème

Voici un cours de technologie de 3ème rédigé par un professeur. Il porte sur les familles de matériaux et leurs principales caractéristiques.

Dans cette leçon, vous découvrirez les principales familles de matériaux. Puis, vous apprendrez les différentes caractéristiques des matériaux. Enfin, la dernière partie sera consacrée aux matériaux composites.

Téléchargez gratuitement ci-dessous cette fiche de technologie pour le Brevet sur les familles de matériaux et leurs caractéristiques.

Document rédigé par un prof Familles de matériaux et leurs principales caractéristiques - Technologie - 3ème

Le contenu du document

 

 

Introduction

 

Un cahier des charges précise les différentes contraintes imposées à un objet technique. Un objet technique est composé de plusieurs éléments qui permettent de respecter ces contraintes. Par exemple, une éolienne, équipement produisant de l’électricité, est composée principalement d’une nacelle, d’un mât et de pales.

Ces éléments de l’objet sont fabriqués à partir d’un ou de plusieurs matériaux différents et il existe plusieurs familles de matériaux. Par exemple, pour une éolienne :

 

  • La nacelle est une structure métallique soudée en acier, recouvert d’époxy
  • Le mât est en acier et est recouvert d’époxy
  • Les pales sont en matériau composite (matériaux métalliques et plastiques)


Les propriétés des matériaux sont mises en évidence et interprétées par des essais.  On classe, de manière qualitative, les matériaux selon leurs caractéristiques en réponse aux contraintes que doit satisfaire l’objet technique. Les matériaux sont choisis selon leurs caractéristiques techniques, économiques et écologiques.

 

Objectifs

 

 

  • Connaitre les principales familles de matériaux 
  • Identifier les caractéristiques de matériaux 

 

 

Familles de matériaux

 

Un matériau est fabriqué à partir de matière première et sert à réaliser des objets techniques. Par exemple, les portes d’une voiture sont fabriquées en acier. L’acier est un métal composé de fer et de carbone.

Il ne faut pas confondre matériau et matière première car la matière première est la ressource issue de la nature qui est utilisée pour produire des matériaux.

Une famille de matériaux est un ensemble de matériaux regroupés en fonction de leurs différentes propriétés.

Il existe trois principales familles de matériaux :

 

  1. Les matériaux métalliques : métaux purs (cuivre, fer, aluminium, etc.) et alliages. Un alliage est un matériau fabriqué à partir d’un ou de plusieurs métaux et d’éléments chimiques. Par exemple, le bronze est un alliage du cuivre et de l’étain qui peut contenir aussi du manganèse et du silicium. 
  2. Les matériaux organiques : plastiques, bois, résine, colle, etc.
  3. Les matériaux céramiques : porcelaine, verre, béton, etc.

 

 

schéma familles de matériaux

 

Caractéristiques d’un matériau

 

Un matériau possède plusieurs propriétés qui peuvent être :

 

  • Physiques
  • Chimiques
  • Mécaniques
  • Électriques
  • Thermiques 
  • Économiques
  • Environnementales


Une propriété d’un matériau est une grandeur physique qui caractérise un matériau. Par exemple, la conductivité thermique est une propriété des matériaux et c’est la capacité du matériau à transmettre la chaleur. 

Les matériaux sont sélectionnés pour la fabrication d'un objet technique en fonction de plusieurs critères, dont le cahier des charges fonctionnel. Des tests sont faits et permettent de classer les matériaux en fonction de leurs propriétés. Cette démarche spécifique est appelée la hiérarchisation des propriétés. Ainsi, on appelle caractéristique d’un matériau une propriété de ce matériau qui permet de bien mettre en évidence l’avantage d'un matériau par rapport à un autre dans le choix de matériaux.

Pour une solution technique définie, le matériau à choisir doit avoir des caractéristiques bien précises qui répondent aux contraintes imposées à un objet technique. L’objet sera fabriqué avec un procédé bien précis en adéquation avec les matériaux choisis.

Par exemple, comme le montre le tableau ci-dessous, un thermoplastique est un matériau caractérisé par l’aptitude au pliage et la dureté est une des caractéristiques de la fibre de carbone.

 

tableau caractéristiques des matériaux

 

Les matériaux composites

 

Un matériau composite est un matériau constitué d’au moins deux matériaux de familles différentes

Par exemple, citons comme matériau composite, le béton armé qui est un matériau constitué de béton et d'acier.

Les matériaux composites ont plusieurs avantages par rapport à d’autres matériaux qui peuvent être utilisés pour une même solution technique :

 

  • La masse volumique 
  • La résistance aux efforts
  • La durée de vie
  • La forme
  • La résistance à la chaleur
  • L’isolation


Par exemple, grâce à leurs différentes caractéristiques, les matériaux composites sont très utilisés dans les domaines suivants : 

 

  • Les moyens de transport (aérien, terrestre, maritime et ferroviaire)
  • Le bâtiment
  • Les sports 
  • Les loisirs 


L'avantage principal des matériaux composites est qu’ils peuvent répondre précisément aux exigences définies dans un cahier des charges.

 

Conclusion

 

Les matériaux sont fabriqués à partir d’une ou plusieurs matières premières. Il existe 3 principales familles de matériaux : métalliques, céramiques et organiques. Les matériaux sont choisis en raison de leurs différentes propriétés qui sont définies par des tests et ensuite hiérarchisés. Ces tests permettent de bien caractériser les matériaux. Les caractéristiques des matériaux permettent d’assurer le respect des contraintes imposées à un objet technique. Les matériaux composites, de plus en plus utilisés, présentent de nombreux avantages.

 

schéma matériaux

Fin de l'extrait

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