Nick Connor

À propos de la laine de roche

La laine de roche, également connue sous le nom de laine de roche, est basée sur des minéraux naturels présents en grande quantité sur toute la terre, par exemple de la roche volcanique, généralement du basalte ou de la dolomite. Outre les matières premières, la laine de roche recyclée peut également être ajoutée au processus ainsi que les résidus de scories de l’industrie métallurgique. Il allie résistance mécanique, bonnes performances thermiques, sécurité incendie et aptitude aux hautes températures. 

Résumé

Nom	Laine de roche
Phase à STP	solide
Densité	20kg/m3
Résistance à la traction ultime	0,02 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	N / A
Dureté Brinell	N / A
Point de fusion	997 °C
Conductivité thermique	0,03 W/mK
Capacité thermique	700 J/g·K
Prix	3 $/kg

Composition de la laine de roche

La laine de verre et la laine de roche sont produites à partir de fibres minérales et sont donc souvent appelées « laines minérales ». La laine minérale est un nom général pour les matériaux fibreux formés par filage ou étirage de minéraux en fusion. La laine de roche est un produit de four de roche en fusion à une température d’environ 1600 °C, à travers lequel un courant d’air ou de vapeur est soufflé. Des techniques de production plus avancées sont basées sur la filature de roche fondue dans des têtes de filage à grande vitesse un peu comme le processus utilisé pour produire de la barbe à papa. 

Applications de la laine de roche

Les applications de la laine de roche comprennent l’isolation structurelle des tuyaux, la filtration, l’insonorisation et le milieu de croissance hydroponique. La laine de roche est un matériau polyvalent qui peut être utilisé pour l’isolation des murs, des toits et des sols. Lors de l’installation de la laine de roche, celle-ci doit être maintenue au sec en tout temps, car une augmentation de la teneur en humidité entraîne une augmentation significative de la conductivité thermique. 

Propriétés mécaniques de la laine de roche

Résistance de la laine de roche

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de la laine de roche

La résistance à la traction ultime de la laine de roche est de 0,02 MPa.

Limite d’élasticité de la laine de roche

La limite d’élasticité de la laine de roche  est N/A.

Module d’élasticité de la laine de roche

Le module d’élasticité de Young de la laine de roche est N/A.

Dureté de la laine de roche

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell de la laine de roche est d’environ N/A.

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques de la laine de roche

Laine de roche – Point de fusion

Le point de fusion de la laine de roche est de 997 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Laine de roche – Conductivité thermique

La conductivité thermique de la laine de roche est de 0,03 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Laine de roche – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique de la laine de roche est de 7 00 J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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À propos du quartz

Le quartz est un minéral très abondant de nombreuses variétés qui se compose principalement de silice ou de dioxyde de silicium (SiO2). Il existe de nombreuses variétés de quartz, dont plusieurs sont des pierres semi-précieuses. L’améthyste est une forme de quartz qui va d’un violet vif vif à une teinte lavande foncée ou terne. La citrine est une variété de quartz dont la couleur varie du jaune pâle au brun en raison des impuretés ferriques. Le quartz est le minéral définissant la valeur de 7 sur l’échelle de dureté de Mohs, une méthode de grattage qualitative pour déterminer la dureté d’un matériau à l’abrasion. 

Résumé

Nom	Quartz
Phase à STP	solide
Densité	2650kg/m3
Résistance à la traction ultime	48 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	37 GPa
Dureté Brinell	7 mois
Point de fusion	1667°C
Conductivité thermique	3W/mK
Capacité thermique	741 J/g·K
Prix	20 $/kg

Composition du quartz

Le quartz est un composé chimique composé d’une partie de silicium et de deux parties d’oxygène. C’est du dioxyde de silicium (SiO2). Les atomes sont liés dans un cadre continu de tétraèdres silicium-oxygène SiO4, chaque oxygène étant partagé entre deux tétraèdres, donnant une formule chimique globale de SiO2. 

Applications du quartz

Le quartz a une grande importance économique. De nombreuses variétés sont des pierres précieuses, notamment l’améthyste, la citrine, le quartz fumé et le quartz rose. Il possède des propriétés électriques (par exemple sa piézoélectricité) et une résistance à la chaleur qui le rendent précieux dans les produits électroniques. Le grès, composé principalement de quartz, est une pierre de construction importante. De grandes quantités de sable de quartz (également connu sous le nom de sable de silice) sont utilisées dans la fabrication du verre et de la céramique et pour les moules de fonderie dans le moulage des métaux. Le quartz broyé est utilisé comme abrasif dans le papier de verre, le sable de silice est utilisé dans le sablage. 

Propriétés mécaniques du quartz

Force du quartz

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du quartz

La résistance à la traction ultime du quartz est de 48 MPa.

Limite d’élasticité du quartz

La limite d’élasticité du quartz  est N/A.

Module d’élasticité du quartz

Le module d’élasticité de Young du Quartz est de 37 GPa.

Dureté du Quartz

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté du quartz est d’environ 7 Mohs.

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques du quartz

Quartz – Point de fusion

Le point de fusion du Quartz est de 1667 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Quartz – Conductivité thermique

La conductivité thermique du Quartz est de 3 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Quartz – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique du Quartz est de 7 41 J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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À propos de l’alliage 7068

L’alliage d’aluminium 7068 est un alliage forgé pouvant être traité thermiquement avec une bonne résistance à la fatigue, une bonne réponse à l’anodisation et une conductivité thermique élevée. Il est allié au zinc, au magnésium et au cuivre. L’alliage d’aluminium 7068 est l’un des alliages d’aluminium les plus solides disponibles dans le commerce, avec une résistance à la traction comparable à celle de certains aciers. 

Résumé

Nom	Alliage 7068
Phase à STP	solide
Densité	2850kg/m3
Résistance à la traction ultime	640 MPa
Limite d’élasticité	590 MPa
Module d’élasticité de Young	73 GPa
Dureté Brinell	190 BHN
Point de fusion	597 °C
Conductivité thermique	190W/mK
Capacité thermique	1050 J/g·K
Prix	7 $/kg

Composition de l’alliage 7068

Les principaux éléments d’alliage sont le zinc (7,3–8,3%), le magnésium (2,2–3,0%), le cuivre (1,6–2,4%) et le zirconium (0,05–0,15%), avec des traces de silicium, fer, manganèse, chrome et titane . 

Applications de l’alliage 7068

L’alliage 7068 est maintenant utilisé ou envisagé pour des marchés tels que les industries aérospatiale et automobile (applications de corps de vanne et de bielle), les dispositifs médicaux, tels que les prothèses, ainsi que les produits de loisirs tels que les vélos et les équipements d’alpinisme.

Propriétés mécaniques de l’alliage 7068

Résistance de l’alliage 7068

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de l’alliage 7068

La résistance à la traction ultime de l’alliage 7068 est de 640 MPa.

Limite d’élasticité de l’alliage 7068

La limite d’élasticité de l’alliage 7068  est de 590 MPa.

Module d’élasticité de l’alliage 7068

Le module d’élasticité de Young de l’alliage 7068 est de 73 GPa.

Dureté de l’alliage 7068

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell de l’alliage 7068 est d’environ 190 BHN.

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques de l’alliage 7068

Alliage 7068 – Point de fusion

Le point de fusion de l’alliage 7068 est de 597 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Alliage 7068 – Conductivité thermique

La conductivité thermique de l’alliage 7068 est de 190 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Alliage 7068 – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique de l’alliage 7068 est de 1050  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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À propos de l’alliage de tungstène-rhénium

Le tungstène et le rhénium sont tous deux des métaux réfractaires. Ces métaux sont bien connus pour leur extraordinaire résistance à la chaleur et à l’usure. La condition essentielle pour résister aux températures élevées est un point de fusion élevé et des propriétés mécaniques stables (par exemple une dureté élevée) même à des températures élevées. Ces métaux sont généralement combinés ensemble pour obtenir la fabricabilité, les propriétés thermiques et mécaniques souhaitées. Les méthodes de métallurgie des poudres peuvent être utilisées pour consolider les alliages de tungstène-rhénium. Jusqu’à 22% de rhénium est allié au tungstène pour améliorer sa résistance à haute température et sa résistance à la corrosion. La dureté de l’alliage W – 30Re brut de coulée est d’environ 500 BHN. Cette dureté dépend fortement de la teneur en rhénium. 

Composition de l’alliage de tungstène-rhénium

Les alliages de tungstène-rhénium contiennent généralement 10, 20, 30, 35 et 40 % de rhénium. 

Applications de l’alliage de tungstène-rhénium

Historiquement, l’alliage de tungstène à 25 % de rhénium a été produit en fil pour le marché des thermocouples, mais les demandes récentes de composants structurels à haute température ont forcé le développement de nouvelles techniques de traitement pour le tungstène-rhénium et le tungstène-rhénium avec du carbure d’hafnium. L’ajout de carbure d’hafnium est connu pour augmenter la résistance des métaux réfractaires. Les applications de ces matériaux se trouvent dans les industries de l’assemblage, de la médecine, de l’aérospatiale, des fours et du traitement thermique. Le rhénium est considéré comme hautement souhaitable comme addition d’alliage avec d’autres métaux réfractaires. Les alliages de tungstène-rhénium offrent la résistance à la température la plus élevée de tous les métaux ; la combinaison augmente considérablement la ductilité et la résistance à la traction. Le rhénium est de plus en plus accepté dans les réacteurs nucléaires, les fusées miniatures et d’autres applications commerciales et aérospatiales. 

Propriétés thermiques de l’alliage de tungstène-rhénium

Alliage de tungstène-rhénium – Point de fusion

Le point de fusion de l’alliage de tungstène-rhénium est de 3027 ° C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Alliage de tungstène-rhénium – Conductivité thermique

La conductivité thermique de l’alliage de tungstène-rhénium est de 70 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Alliage de tungstène-rhénium – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique de l’alliage de tungstène-rhénium est de 140  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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À propos de Stellite

Les alliages de stellite sont un groupe de « superalliages » cobalt-chrome constitués de carbures complexes dans une matrice d’alliage principalement conçue pour une résistance élevée à l’usure et des performances chimiques et anticorrosion supérieures dans des environnements hostiles. Contrairement aux autres superalliages, les alliages à base de cobalt se caractérisent par une matrice austénitique renforcée en solution solide (fcc) dans laquelle une faible quantité de carbure est distribuée. Bien qu’ils ne soient pas utilisés commercialement dans la mesure des superalliages à base de Ni, les éléments d’alliage trouvés dans les alliages à base de Co de recherche sont C, Cr, W, Ni, Ti, Al, Ir et Ta. Ils possèdent une meilleure soudabilité et une meilleure résistance à la fatigue thermique par rapport à l’alliage à base de nickel. De plus, ils ont une excellente résistance à la corrosion à haute température (980-1100 °C) en raison de leur teneur en chrome plus élevée. 

Résumé

Nom	Stellite
Phase à STP	solide
Densité	8690kg/m3
Résistance à la traction ultime	1200 MPa
Limite d’élasticité	1050 MPa
Module d’élasticité de Young	230 GPa
Dureté Brinell	550 BHN
Point de fusion	1297°C
Conductivité thermique	14,8 W/mK
Capacité thermique	423 J/g·K
Prix	50 $/kg

Composition de Stellite

Les alliages de stellite sont composés de diverses quantités de cobalt, de nickel, de fer, d’aluminium, de bore, de carbone, de chrome, de manganèse, de molybdène, de phosphore, de soufre, de silicium et de titane, dans diverses proportions ; la plupart des alliages contiennent quatre à six de ces éléments. 

Applications de Stellite

Les applications typiques incluent les dents de scie, le rechargement dur et les pièces de machines résistantes aux acides. Stellite a été une amélioration majeure dans la production de soupapes à champignon et de sièges de soupapes pour les soupapes, en particulier les soupapes d’échappement, des moteurs à combustion interne. 

Propriétés mécaniques du stellite

Force de Stellite

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de Stellite

La résistance à la traction ultime de Stellite est de 1200 MPa.

Limite d’élasticité de Stellite

La limite d’élasticité de Stellite  est de 1050 MPa.

Module d’élasticité de Stellite

Le module d’élasticité de Young de Stellite est de 230 GPa.

Dureté de Stellite

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell du Stellite est d’environ 550 BHN (converti).

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques de Stellite

Stellite – Point de fusion

Le point de fusion de Stellite est de 1297 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Stellite – Conductivité thermique

La conductivité thermique de Stellite est de 14,8 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Stellite – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique de Stellite est de 423  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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À propos de l’amalgame

Un amalgame est un alliage de mercure avec un autre métal. Il peut s’agir d’un liquide, d’une pâte molle ou d’un solide, selon la proportion de mercure. 

Résumé

Nom	Amalgame
Phase à STP	solide
Densité	14000kg/m3
Résistance à la traction ultime	70 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	40 GPa
Dureté Brinell	120 BHN
Point de fusion	227 °C
Conductivité thermique	23W/mK
Capacité thermique	210 J/g·K
Prix	150 $/kg

Composition de l’amalgame

L’amalgame à faible teneur en cuivre se compose généralement de mercure (50 %), d’argent (~ 22–32 %), d’étain (~ 14 %), de zinc (~ 8 %) et d’autres métaux traces. L’amalgame à haute teneur en cuivre comprend 40 à 60 % d’argent, 27 à 30 % d’étain et 13 à 30 % de cuivre et 1 % de zinc serti de mercure. 

Applications de l’amalgame

Les amalgames argent-mercure sont importants en dentisterie, et l’amalgame or-mercure est utilisé dans l’extraction de l’or du minerai. La dentisterie a utilisé des alliages de mercure avec des métaux tels que l’argent, le cuivre, l’indium, l’étain et le zinc. En ajoutant du cuivre, la phase étain-mercure est éliminée et les amalgames dentaires modernes sont fabriqués en mélangeant de la poudre d’alliage argent-étain-cuivre avec du mercure. Il en résulte des obturations qui résistent aux assauts mécaniques et chimiques dans la bouche pendant de nombreuses années. 

Propriétés mécaniques de l’amalgame

La force de l’amalgame

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de l’amalgame

La résistance à la traction ultime de l’amalgame est de 70 MPa.

Limite d’élasticité de l’amalgame

La limite d’élasticité de l’amalgame  est N/A.

Module d’élasticité de l’amalgame

Le module d’élasticité de Young de l’amalgame est de 40 GPa.

Dureté de l’amalgame

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell de l’amalgame est d’environ 120 BHN (converti).

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques de l’amalgame

Amalgame – Point de fusion

Le point de fusion de l’amalgame est de 227 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Amalgame – Conductivité thermique

La conductivité thermique de l’amalgame est de 23 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Amalgame – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique de l’amalgame est de 210  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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À propos du sucre

Le sucre est un composé incolore et soluble dans l’eau présent dans la sève des plantes à graines et le lait des mammifères et constituant le groupe de glucides le plus simple. Le sucre le plus courant est le saccharose, un édulcorant cristallin de table et industriel utilisé dans les aliments et les boissons. 

Résumé

Nom	Du sucre
Phase à STP	solide
Densité	1600kg/m3
Résistance à la traction ultime	N / A
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	N / A
Dureté Brinell	N / A
Point de fusion	186 °C
Conductivité thermique	0,15 W/mK
Capacité thermique	1244 J/g·K
Prix	1 $/kg

Composition du Sucre

Les sucres simples, également appelés monosaccharides, comprennent le glucose, le fructose et le galactose. Les sucres composés, également appelés disaccharides ou sucres doubles, sont des molécules composées de deux monosaccharides reliés par une liaison glycosidique. En tant que terme chimique, « sucre » fait généralement référence à tous les glucides de formule générale Cn(H2O)n. Le saccharose est un disaccharide, ou sucre double, composé d’une molécule de glucose liée à une molécule de fructose. 

Applications du sucre

Le saccharose est utilisé dans les aliments préparés (par exemple, les biscuits et les gâteaux), est parfois ajouté aux aliments et boissons transformés disponibles dans le commerce, et peut être utilisé par les gens comme édulcorant pour les aliments (par exemple, les toasts et les céréales) et les boissons (par exemple, le café et le thé). La personne moyenne consomme environ 24 kilogrammes (53 lb) de sucre chaque année. 

Propriétés thermiques du sucre

Sucre – Point de fusion

Le point de fusion du sucre est de 186 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Sucre – Conductivité thermique

La conductivité thermique du sucre est de 0,15 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Sucre – Chaleur Spécifique

La chaleur spécifique du sucre est de 1244  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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À propos de la cire

En général, les cires sont une classe diversifiée de composés organiques qui sont des solides lipophiles et malléables près des températures ambiantes. Ils comprennent des alcanes supérieurs et des lipides, généralement avec des points de fusion supérieurs à environ 40 ° C (104 ° F), fondant pour donner des liquides à faible viscosité. Bien que de nombreuses cires naturelles contiennent des esters, les cires de paraffine sont des hydrocarbures, des mélanges d’alcanes généralement dans une série homologue de longueurs de chaîne. Ces matériaux représentent une fraction importante du pétrole. 

Résumé

Nom	La cire
Phase à STP	solide
Densité	960kg/m3
Résistance à la traction ultime	0,9 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	0,2 GPa
Dureté Brinell	N / A
Point de fusion	57 °C
Conductivité thermique	0,2 W/mK
Capacité thermique	2200 J/g·K
Prix	1,5 $/kg

Composition de cire

L’hydrocarbure C31H64 est un composant typique de la cire de paraffine. 

Applications de cire

Les cires sont principalement consommées industriellement en tant que composants de formulations complexes, souvent pour des revêtements. Les applications courantes de la cire de paraffine comprennent la lubrification, l’isolation électrique et les bougies. La cire de paraffine teintée peut être transformée en crayons. 

Propriétés mécaniques de la cire

Force de la cire

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de la cire

La résistance à la traction ultime de la cire est de 0,9 MPa.

Limite d’élasticité de la cire

La limite d’élasticité de la cire  est N/A.

Module d’élasticité de la cire

Le module d’élasticité de Young de Wax est de 0,2 GPa.

Dureté de la cire

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell de la cire est d’environ N/A.

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques de la cire

Cire – Point de fusion

Le point de fusion de la cire est de 57 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Cire – Conductivité Thermique

La conductivité thermique de Wax est de 0,2 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Fart – Chaleur Spécifique

La chaleur spécifique de la cire est de 2200  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

table-de-matériaux-en-résolution-8k

À propos du charbon bitumineux

Le charbon est une roche issue de la décomposition de la vie végétale. Il est principalement composé de carbone, avec de nombreux autres oligo-éléments. Le charbon bitumineux ou charbon noir est un charbon relativement mou contenant une substance semblable à du goudron appelée bitume ou asphalte. Il est de meilleure qualité que le lignite et le charbon sous-bitumineux, mais de moins bonne qualité que l’anthracite. 

Résumé

Nom	Charbon bitumineux
Phase à STP	solide
Densité	1400kg/m3
Résistance à la traction ultime	20 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	N / A
Dureté Brinell	2 mois
Point de fusion	1127 °C
Conductivité thermique	0,2 W/mK
Capacité thermique	1380 J/g·K
Prix	0,03 $/kg

Composition du charbon bitumineux

Le charbon est composé de macéraux, de minéraux et d’eau. La composition exacte du charbon dépend fortement du temps pendant lequel la conversion de la matière végétale en minéral final a eu lieu. Plus le charbon est ancien, plus le pourcentage de carbone est élevé et moins la composante végétale d’origine est apparente, c’est-à-dire le fossile, les restes de tissus végétaux, la résine, etc. Et, en particulier, ce charbon est de meilleure qualité et est plus demandé. Cependant, outre que la coalification et la représentation des impuretés dépendent d’autres circonstances, en particulier de la composition spécifique des plantes à partir desquelles le charbon a été formé, du caractère du gisement, de l’histoire géologique. Le charbon bitumineux est une roche sédimentaire organique formée par compression diagénétique et sous-métamorphique de matériaux de tourbière. Ses principaux constituants sont des macéraux : vitrinite, et la liptine. La teneur en carbone du charbon bitumineux est d’environ 45 à 86 % ; le reste est composé d’eau, d’air, d’hydrogène et de soufre, qui n’ont pas été chassés des macéraux. L’analyse élémentaire donne des formules empiriques telles que C137H97O9NS pour le charbon bitumineux et C240H90O4NS pour l’anthracite à haute teneur. 

Applications du charbon bitumineux

La densité énergétique élevée du charbon et les vastes réserves que l’on trouve dans la nature le rendent utile comme combustible pour la production d’électricité dans les centrales électriques au charbon et, dans certains endroits, pour le chauffage. Environ 8 000 tonnes de charbon sont produites chaque année, dont environ 90 % de houille et 10 % de lignite. En 2018, un peu plus de la moitié provenait de mines souterraines. Les utilisations les plus importantes du charbon sont la production d’électricité, la production d’acier, la fabrication de ciment et comme combustible liquide. 

Propriétés mécaniques du charbon bitumineux

Force du charbon bitumineux

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du charbon bitumineux

La résistance à la traction ultime du charbon bitumineux est de 20 MPa.

Limite d’élasticité du charbon bitumineux

La limite d’élasticité du charbon bitumineux  est N/A.

Module d’élasticité du charbon bitumineux

Le module d’élasticité de Young du charbon bitumineux est N/A.

Dureté du charbon bitumineux

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté du charbon bitumineux est d’environ 2 Mohs.

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques du charbon bitumineux

Charbon bitumineux – Point de fusion

Le point de fusion du charbon bitumineux est de 1127 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Charbon bitumineux – Conductivité thermique

La conductivité thermique du charbon bitumineux est de 0,2 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Charbon bitumineux – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique du charbon bitumineux est de 1380  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

table-de-matériaux-en-résolution-8k

À propos du béton bitumineux

L’asphalte, également connu sous le nom de bitume, est un matériau semblable au pétrole noir ou brun qui a une consistance variant du liquide visqueux au solide vitreux. Il peut se trouver dans des gisements naturels ou peut être un produit raffiné et est classé comme poix. L’asphalte est constitué de composés d’hydrocarbures. 

Résumé

Nom	Béton d’asphalte
Phase à STP	solide
Densité	2360kg/m3
Résistance à la traction ultime	1,2 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	8 GPa
Dureté Brinell	N / A
Point de fusion	167 °C
Conductivité thermique	0,75 W/mK
Capacité thermique	900 J/g·K
Prix	0,15 $/kg

Composition du béton bitumineux

Les mélanges de béton bitumineux sont généralement composés de 5 % de ciment bitumineux et de 95 % de granulats (pierre, sable et gravier). En raison de sa nature très visqueuse, le ciment bitumineux doit être chauffé afin de pouvoir être mélangé avec les agrégats à l’installation de mélange d’asphalte. Les composants du liant d’asphalte comprennent quatre classes principales de composés : Naphtène aromatiques (naphtalène) ; les aromatiques polaires, constitués de phénols de haut poids moléculaire et d’acides carboxyliques produits par oxydation partielle du matériau ; hydrocarbures saturés et asphaltènes, constitués de phénols de haut poids moléculaire et de composés hétérocycliques

Applications du béton bitumineux

L’utilisation principale (70%) de l’asphalte est dans la construction de routes, où il est utilisé comme colle ou liant mélangé avec des particules d’agrégats pour créer du béton d’asphalte. Le béton bitumineux est constitué d’agrégats minéraux liés avec de l’asphalte, posés en couches et compactés. Ses autres principales utilisations sont les produits d’étanchéité bitumineux, y compris la production de feutre de toiture et l’étanchéité des toits plats. 

Propriétés mécaniques du béton bitumineux

Résistance du béton bitumineux

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance ultime à la traction du béton bitumineux

La résistance à la traction ultime du béton bitumineux est de 1,2 MPa.

Limite d’élasticité du béton bitumineux

La limite d’élasticité du béton bitumineux  est N/A.

Module d’élasticité du béton bitumineux

Le module d’élasticité de Young du béton bitumineux est de 8 GPa.

Dureté du béton bitumineux

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell du béton bitumineux est d’environ N/A.

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques du béton bitumineux

Béton bitumineux – Point de fusion

Le point de fusion du béton bitumineux est de 167 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Béton bitumineux – Conductivité thermique

La conductivité thermique du béton bitumineux est de 0,75 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Béton bitumineux – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique du béton bitumineux est de 900  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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