Science des matériaux - Aide Mémoire

Détails du livre

Titre	Aide-mémoire de science des matériaux
Auteur(s)	Michel Dupeux
Éditeur	Dunod
Année	2004
Édition	1re édition
Langue	Français
Pages	354
ISBN	978-2-10-005458-9
Collection	Aide-mémoire de l'ingénieur / Sciences Sup
Domaine	Science des matériaux, Génie des matériaux, Sciences appliquées
Taille	3 MB
Extension	PDF

Présentation de l'ouvrage

Publié le 13 mai 2004 aux éditions Dunod dans la collection Aide-mémoire de l'ingénieur / Sciences Sup, cet ouvrage de Michel Dupeux constitue la première édition d'une série qui allait connaître un succès durable, aboutissant à cinq éditions successives en moins de vingt ans — une longévité remarquable dans le domaine des manuels scientifiques. La science des matériaux est une discipline transversale par nature : elle fait appel simultanément à la physique du solide, à la chimie, à la mécanique et à la résistance des matériaux, ce qui rend difficile pour l'étudiant et le praticien de disposer d'une vue d'ensemble cohérente et rapidement consultable. C'est précisément cette lacune que Michel Dupeux a cherché à combler en concevant un aide-mémoire à la fois dense, rigoureux et exhaustif, structuré pour permettre de retrouver instantanément une définition, une donnée numérique ou une formule. L'ouvrage se distingue ainsi des traités de science des matériaux classiques par son format condensé et son organisation orientée vers l'usage pratique, sans jamais sacrifier la rigueur scientifique.

L'ouvrage s'organise en trois grandes parties complémentaires. La première, consacrée à la composition et à la structure des matériaux, présente la composition chimique des matériaux solides, les types de liaisons atomiques, les structures cristallines, les défauts de réseau, ainsi que les fondements thermodynamiques et cinétiques des transformations de phases. La deuxième partie traite des propriétés des matériaux : propriétés mécaniques (élasticité, plasticité, rupture, fatigue, fluage), propriétés physiques (thermiques, électriques, magnétiques, optiques), et phénomènes de dégradation — vieillissement, corrosion, usure — ainsi qu'une section, particulièrement novatrice pour 2004, consacrée à l'impact environnemental et sanitaire des matériaux et à leur recyclabilité. La troisième partie, la plus directement opérationnelle, passe en revue les principaux matériaux usuels : métaux et alliages, matériaux organiques (polymères, élastomères), matériaux minéraux (céramiques, verres, béton), matériaux composites et multimatériaux, revêtements et traitements de surface, et se termine par une présentation méthodologique de la sélection des matériaux.

Ce qui distingue fondamentalement cet aide-mémoire de ses concurrents est la densité et la fiabilité des données numériques qu'il rassemble. L'étudiant qui prépare un examen, l'ingénieur qui dimensionne une pièce ou le chercheur qui cherche à comparer des matériaux y trouvent en quelques secondes des ordres de grandeur précis, des tableaux de propriétés comparatives et des formules de référence couvrant toute la diversité des familles de matériaux. La section sur la sélection des matériaux est particulièrement utile dans un contexte professionnel : elle fournit les outils conceptuels et les critères permettant de choisir rationnellement le matériau le mieux adapté à une fonction donnée, dans l'esprit de la méthode de Michael Ashby popularisée par ses cartes de propriétés. La section sur l'impact environnemental et la recyclabilité, qui n'était pas encore standard dans ce type d'ouvrage en 2004, témoigne de la sensibilité de l'auteur aux enjeux contemporains de l'écoconception et du développement durable.

Cet ouvrage s'adresse en premier lieu aux étudiants de l'enseignement supérieur scientifique et technique : licence et master de physique, chimie et matériaux, mais aussi étudiants de classes préparatoires aux grandes écoles et élèves des écoles d'ingénieurs dont la formation couvre la science des matériaux. Les professionnels — ingénieurs de conception, techniciens de bureau d'études, responsables de production — y trouveront également un outil de consultation rapide et fiable pour leurs besoins quotidiens. Les préparationnaires aux concours d'ingénieurs apprécieront sa structure claire et sa richesse en données directement utilisables lors des épreuves. L'auteur reconnaît lui-même dans ses éditions ultérieures que l'ouvrage a su trouver une place durable parmi les références de tous ceux qui étudient, enseignent ou mettent en pratique la science des matériaux au quotidien.

La longévité éditoriale de cet ouvrage — cinq éditions successives entre 2004 et 2023, la dernière ayant accueilli Joël Courbon comme coauteur et adopté le titre Aide-mémoire de science et génie des matériaux — est la meilleure preuve de sa pertinence et de sa qualité. La première édition de 2004 présentée ici constitue l'édition fondatrice, dans laquelle Michel Dupeux a établi le cadre structurel et la philosophie éditoriale qui ont guidé toutes les révisions ultérieures. Elle est régulièrement citée dans les bibliographies de cours de science des matériaux des universités françaises et reste une ressource précieuse pour comprendre les fondements d'une discipline en constante évolution.

Points forts de l'ouvrage

• Format aide-mémoire condensé permettant de retrouver en quelques secondes une définition, une donnée numérique ou une formule de science des matériaux.
• Couverture encyclopédique de toutes les grandes familles de matériaux : métaux, alliages, polymères, élastomères, céramiques, verres, béton, composites, revêtements et matériaux cellulaires.
• Présentation rigoureuse des fondements thermodynamiques et cinétiques des transformations de phases, bases essentielles pour comprendre les traitements thermiques et les microstructures.
• Tableaux comparatifs de propriétés mécaniques et physiques permettant une comparaison directe entre familles de matériaux très différentes.
• Section dédiée aux propriétés physiques des matériaux — thermiques, électriques, magnétiques, optiques — rarement traitées de façon aussi systématique dans les manuels généralistes.
• Traitement complet des mécanismes de dégradation : vieillissement, corrosion électrochimique, usure et fatigue, avec les critères quantitatifs associés.
• Section novatrice sur l'impact environnemental et sanitaire des matériaux et leur recyclabilité, thématique pionnière dans un aide-mémoire de ce type en 2004.
• Présentation méthodologique de la sélection des matériaux, outil essentiel pour les ingénieurs de conception confrontés à des choix de matériaux multifonctionnels.
• Données numériques nombreuses, précises et fiables, présentées sous forme de tableaux et de graphiques directement utilisables pour la conception et le dimensionnement.
• Ouvrage fondateur d'une série qui a atteint cinq éditions successives en moins de vingt ans, témoignant de sa pertinence durable pour la communauté des matériauxciens.
• Approche transversale articulant physique du solide, chimie, mécanique et génie des procédés dans un cadre conceptuel cohérent et unifié.
• Ouvrage conçu et rédigé par Michel Dupeux, professeur à l'ENSEEG et à l'Université Joseph Fourier de Grenoble, l'une des institutions françaises les plus reconnues dans le domaine des matériaux.
• Outil polyvalent adapté aussi bien à la préparation d'examens et de concours qu'à un usage professionnel quotidien en bureau d'études ou en laboratoire.

À propos de l'auteur

Michel Dupeux est un ingénieur et physicien français spécialisé en science et génie des matériaux. Il a mené l'essentiel de sa carrière académique au sein de l'établissement grenoblois reconnu mondialement pour ses recherches en matériaux et en électrochimie : il a été professeur à l'École nationale supérieure d'électrochimie et d'électrométallurgie de Grenoble (ENSEEG), qui a depuis fusionné au sein de Grenoble INP, et professeur à l'Université Joseph Fourier de Grenoble — aujourd'hui Université Grenoble Alpes. Grenoble constitue l'un des pôles d'excellence mondial dans les domaines des matériaux, de la microélectronique et de l'énergie, ce qui a naturellement nourri l'approche à la fois fondamentale et appliquée qui caractérise l'ensemble de son œuvre pédagogique. Il est aujourd'hui professeur émérite.

Sa production éditoriale en science des matériaux est centrée sur la collection des aide-mémoire publiés chez Dunod, dont il est le maître d'œuvre depuis la première édition de 2004. L'ouvrage a connu cinq éditions successives : 2004, 2008, 2013, 2015 et 2023, cette dernière portant le titre Aide-mémoire de science et génie des matériaux et accueillant Joël Courbon comme coauteur. Chaque nouvelle édition a enrichi et actualisé le contenu pour refléter les avancées de la discipline : biopolymères, terres rares, nanomatériaux, diffusivité thermique, nouveaux risques sanitaires et recyclabilité des plastiques font partie des thèmes intégrés progressivement. La longévité et le succès commercial de cette série confirment la place centrale qu'occupe Michel Dupeux dans la pédagogie universitaire française de la science des matériaux.

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• Matériaux — Jean-Pierre Bailon et Jean-Marie Dorlot
• Métallurgie : du minerai au matériau — Yves Bienvenu, Jean-Louis Lebrun et al.
• Comportement mécanique des matériaux — Esteban Busso
• Materials Science and Engineering: An Introduction — William D. Callister
• Engineering Materials 1 : An Introduction to Properties, Applications and Design — Michael F. Ashby et David R. H. Jones

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Questions fréquentes

Q : Quelle est la différence entre cet aide-mémoire et un traité complet de science des matériaux comme celui de Callister ?

R : Cet aide-mémoire et les traités encyclopédiques comme celui de Callister répondent à des besoins complémentaires mais distincts. Le traité de Callister développe chaque notion de manière pédagogique progressive, avec des exercices et des démonstrations détaillées, ce qui le rend idéal pour un premier apprentissage. L'aide-mémoire de Dupeux, au contraire, suppose que le lecteur connaît déjà les bases de la discipline et cherche à retrouver rapidement une définition précise, une donnée numérique ou une formule de référence. Il est conçu pour être consulté, pas lu linéairement, ce qui en fait un outil de travail complémentaire du traité, indispensable lors des examens, des concours ou des situations professionnelles où la rapidité de consultation prime.

Q : Cet ouvrage de 2004 est-il encore pertinent face aux éditions ultérieures, notamment la 5e édition de 2023 ?

R : La première édition de 2004 demeure scientifiquement solide sur tous les fondamentaux de la discipline : structure des matériaux, thermodynamique des transformations de phases, propriétés mécaniques et physiques des grandes familles de matériaux. Les éditions ultérieures ont surtout enrichi l'ouvrage avec des thèmes émergents — biopolymères, terres rares, nanomatériaux, nouvelles échelles de dureté, recyclabilité des plastiques — et actualisé certaines données. Pour la majorité des besoins d'un étudiant ou d'un ingénieur travaillant avec des matériaux conventionnels, la première édition reste pleinement utilisable et constitue une base de référence rigoureuse.

Q : Comment est organisée la section sur la sélection des matériaux et à qui s'adresse-t-elle en priorité ?

R : La section sur la sélection des matériaux propose une approche méthodologique structurée pour choisir rationnellement le ou les matériaux les mieux adaptés à une fonction donnée, en tenant compte simultanément de plusieurs critères : propriétés mécaniques et physiques requises, conditions d'environnement, contraintes de mise en forme, coût et impact environnemental. Elle s'adresse en priorité aux ingénieurs de conception et aux étudiants de master et d'école d'ingénieurs confrontés à des problèmes de choix de matériaux dans leurs projets. Elle s'inspire de la démarche popularisée par Michael Ashby et ses cartes de propriétés, en la condensant sous une forme directement opérationnelle.

Q : Quels types de données numériques sont disponibles dans cet ouvrage pour les métaux et alliages ?

R : Pour les métaux et alliages, l'ouvrage fournit un ensemble de données très complet : compositions chimiques normalisées, désignations et normes (NF, EN, ISO), propriétés mécaniques caractéristiques (module de Young, résistance à la traction, limite élastique, dureté, allongement à rupture), propriétés thermiques (conductivité, dilatation, point de fusion), propriétés électriques et densité. Les principaux aciers, fontes, alliages d'aluminium, de titane, de cuivre, de nickel et les superalliages sont couverts, avec des tableaux comparatifs permettant de situer rapidement un alliage dans son contexte de famille. Ces données sont suffisamment précises pour les calculs de prédimensionnement et les vérifications de conception courantes.

Q : La corrosion et les mécanismes de dégradation sont-ils traités en profondeur dans cet aide-mémoire ?

R : Oui, la dégradation des matériaux — corrosion, vieillissement et usure — bénéficie d'une section substantielle qui couvre les principaux mécanismes de corrosion électrochimique (corrosion galvanique, par piqûres, intergranulaire, sous contrainte), le vieillissement thermique et photochimique des polymères, et les différentes formes d'usure (abrasion, adhésion, fretting). Pour chaque mécanisme, les facteurs favorisants, les critères de résistance et les ordres de grandeur des cinétiques sont précisés. Cette section est particulièrement utile pour les ingénieurs de maintenance et de durabilité, qui ont besoin de données de référence sur les conditions d'apparition de ces phénomènes pour anticiper la durée de vie des pièces et structures.

Q : Cet ouvrage couvre-t-il les matériaux avancés comme les céramiques techniques et les composites à fibres de carbone ?

R : Oui, les matériaux avancés sont couverts dans la troisième partie de l'ouvrage, consacrée aux principaux matériaux usuels. Les céramiques techniques — alumine, zircone, carbure de silicium, nitrure de silicium — y sont présentées avec leurs propriétés mécaniques à température ambiante et à haute température, leurs propriétés thermiques et leur résistance à la corrosion. Les composites à matrice polymère renforcés de fibres de carbone ou de verre, ainsi que les composites à matrice céramique et à matrice métallique, bénéficient d'une présentation de leurs propriétés spécifiques et de leurs principales applications. Les multimatériaux, revêtements et traitements de surface complètent ce panorama des solutions matériaux haute performance.

Q : Pourquoi Michel Dupeux a-t-il intégré dès 2004 une section sur l'impact environnemental des matériaux, alors que ce thème était peu présent dans les manuels de l'époque ?

R : L'intégration d'une section sur l'impact environnemental, l'impact sanitaire et la recyclabilité dès la première édition de 2004 reflète la vision prospective de Michel Dupeux, qui percevait déjà ces thèmes comme des dimensions fondamentales et incontournables de la science des matériaux moderne. À cette époque, la réglementation REACH sur les substances chimiques et les directives européennes sur les déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE) commençaient à imposer aux industriels une prise en compte systématique de l'impact environnemental des matériaux. En les intégrant dans son aide-mémoire dès la première heure, l'auteur a contribué à former des ingénieurs et des chercheurs sensibilisés à ces enjeux avant même qu'ils ne deviennent omniprésents dans les programmes de formation.