Corrosion et choix des matériaux : alliages, polymères et composites
Introduit| English | Sens |
|---|---|
| corrosion/kəˈrəʊʒn/ | Corrosion |
| alloy/ˈælɔɪ/ | alliage |
| composite/ˈkɒmpəzɪt/ | composite |
| sacrificial protection/ˌsækrɪˈfɪʃl prəˈtekʃn/ | Protection sacrificielle |
| carat | carat |
| thermosoftening polymer | polymère thermoplastique |
| thermosetting polymer/ˈθɜːməsɪtɪŋ ˈpɒlɪmə/ | Polymère thermoset |
| matrix/ˈmeɪtrɪks/ | matrice |
| reinforcement/ˌriːɪnˈfɔːsmənt/ | renfort |
Pourquoi deux revêtements peuvent-ils échouer différemment ?
- La peinture et le zinc peuvent tous deux isoler le fer de son environnement. Après une rayure, leur protection peut différer car le zinc peut réagir à la place du fer.
- Cette leçon porte sur les matériaux de Chimie séparée : corrosion, alliages, céramiques, polymères et composites. Choisissez un matériau en fonction des propriétés nécessaires à sa fonction, en utilisant les données fournies réellement.
Testez ce dont la rouille a besoin
- La corrosion est la dégradation par des réactions chimiques avec l'environnement. Le fer rouille lorsque l'eau et l'oxygène sont tous deux disponibles. Comparez des clous équivalents sur la même durée et à la même température.
- L'air humide fournit les deux ; l'air sec avec agent dessiccant élimine l'eau ; l'eau bouillie sous huile limite l'oxygène. Gardez le dernier clou entièrement immergé. Les contrôles distinguent deux conditions nécessaires plutôt que de prouver une règle à partir d'un seul clou rouillé.
Comparez les barrières avec la protection sacrificielle
- La peinture, la graisse et un galvanoplastie adaptée forment des barrières. Une rayure expose le fer à l'eau et à l'oxygène. Le galvanisation au zinc offre également une protection sacrificielle car le zinc est plus réactif que le fer et s'oxyde préférentiellement.
- Le fer exposé voisin peut rester protégé tant que le contact et l'approvisionnement en zinc adaptés persistent. Un revêtement moins réactif ne peut pas offrir le même sacrifice. La couche d'oxyde adhérente de l'aluminium protège sa surface ; cela ne signifie pas que l'aluminium ne réagit jamais.
Pourquoi le zinc peut-il protéger le fer voisin à l'endroit d'une rayure ?
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Le zinc assure une protection sacrificielle car il est plus réactif que le fer, tant que le contact approprié et l'approvisionnement en zinc persistent. Les revêtements moins réactifs ne fournissent qu'une protection barrière.
Associez chaque alliage à son usage
- Le bronze contient du cuivre et de l'étain ; le laiton contient du cuivre et du zinc. Les bijoux en or peuvent contenir de l'argent, du cuivre ou du zinc pour améliorer la dureté et la résistance à l'usure. Des tailles d'atomes différentes peuvent empêcher le glissement des couches métalliques régulières.
- L'acier à haute teneur en carbone est fort/dur mais cassant ; l'acier à faible teneur en carbone est plus mou et plus facile à façonner ; l'acier inoxydable contient du chrome et du nickel et résiste à la corrosion. Les alliages d'aluminium ont une faible densité utile pour l'aéronautique. Utilisez les données d'alliages inconnus plutôt que de supposer que chaque alliage est optimal partout.
Interprétez les carats comme une fraction massique
- L'or pur est 24 carat. Dix-huit carats signifient une fraction massique d'or $18/24=0.75$, soit $75\%$, et non dix-huit pour cent.
- Une bague de 12 g contient $m_{gold}=12\times18/24=9$ g d'or et $12-9=3$ g d'autres métaux. Une bague indépendante de 8 g de même pureté contient 6 g d'or ; la fraction reste la même lorsque la masse totale change.
Une bague de 8 g est en or de 18 carats. Calculez la masse d'or.
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Masse d'or = masse totale × fraction d'or = 8 g × 18/24 = 6 g. L'or de 18 carats contient 75% d'or, et non 18%. Les 2 g restants sont d'autres métaux.
Fabrication de verres et de céramiques argileuses
- Le verre sodocalcique est fabriqué à partir de sable, de carbonate de sodium et de calcaire. Le verre borosilicaté utilise du sable et de l'anhydride borique et possède une température de fusion plus élevée.
- Les céramiques argileuses telles que les briques et la poterie sont fabriquées en modelant de l'argile humide puis en la chauffant dans un four. La dureté, la fragilité et la résistance à la chaleur affectent l'adéquation ; la seule résistance maximale ne garantit pas le meilleur matériau pour les impacts.
Distinction entre l'empilement des polymères et les pontages
- Le polyéthylène basse densité et haute densité utilisent le même monomère d'éthène. Des conditions de production différentes entraînent des différences de ramification/empilement : les chaînes ramifiées s'empilent moins étroitement que les chaînes plus droites.
- Un polymère thermoplastique possède des chaînes séparées qui peuvent se déplacer lors du chauffage lorsque les attractions intermoléculaires sont surmontées. Un polymère thermodurcissable présente des pontages covalents formant un réseau et ne fond pas ; un chauffage intense peut le décomposer. La fusion de chaînes séparées ne rompt pas leur squelette covalent.
Faire fondre un polymère thermoplastique nécessite de briser ses chaînes covalentes principales.
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Le chauffage surmonte les attractions intermoléculaires suffisamment pour permettre aux chaînes séparées de bouger. Briser la chaîne covalente principale n'est pas le processus de fusion. Les ponts covalents créent un réseau thermosetting qui résiste à la fusion ; un chauffage intense peut provoquer sa décomposition.
Reliez chaque terme à sa signification précise.
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Utilisez la structure chimique, le procédé ou la frontière de comparaison pour distinguer les termes.
Choisir un composite avec une limite explicite
- Un composite est constitué d'une matrice entourant et liant un renfort de fibres ou de fragments : fibres de verre dans une résine, fibres de carbone dans une résine polymère, ou granulats dans un liant à base de ciment. Nommer les deux composants ; « fibre de carbone » seul est incomplet.
- Les candidats fictifs ont des valeurs de densité/force A : 7.8/500, B fibre-résine : 1.6/600, C céramique : 2.4/650 avec fragilité, en unités courantes fournies. B est prometteur pour une pièce légère résistante aux chocs, mais des tests de choc, température, coût et durée de vie restent nécessaires. Ne pas inventer une certitude à partir d'un seul nombre.
Relier la structure ou la réaction à la propriété, puis la propriété à l'usage. Indiquer une condition ou mesure manquante limitant la recommandation.
Quelles deux conclusions utilisent correctement les preuves matérielles ?
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Les propriétés doivent correspondre à l'usage. La ramification/empilement dépend des conditions de production, et l'oxyde protecteur d'aluminium est lui-même un produit de réaction. La seule résistance maximale n'établit pas le comportement aux chocs.
Comment appelle-t-on la matrice environnante dans un composite renforcé par fibres ?
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La matrice entoure et lie le renfort. Pour la fibre de verre/résine, la résine est la matrice et les fibres de verre sont le renfort.