Introduction aux essais de caractérisation des matériaux

Les essais de caractérisation de matériaux ont pour but d'étudier les matériaux afin de connaître leurs propriétés mécaniques ou chimiques par exemple, et d'ajuster au mieux leur utilisation face aux besoins des secteurs de l'industrie, de la santé ou de l'alimentation pour ne citer qu'eux.

ESSAIS MÉCANIQUES

Ces essais permettent de rendre compte sur les contraintes et les déformations qu'un matériau peut endurer du fait des sollicitations extérieures qu'il subit. On peut citer comme exemples d'essais :

• L'essai de traction : des éprouvettes du matériau sont sollicitées en traction à vitesse modulable jusqu'à la rupture, ce qui permet de caractériser son comportement mécanique ainsi que d'identifier les mécanismes de déformation plastique ;
• L'essai de dureté : cette grandeur mesure la résistance d'un matériau à la pénétration sous une charge donnée ;
• L'essai de résilience : une éprouvette entaillée en $\rm U$ ou en $\rm V$ est rompue par choc du mouton-pendule de Charpy, ce qui permet de déterminer la résistance aux chocs du matériau testé ;
• L'essai en fatigue : sur des éprouvettes sont appliqués des cycles de flexion afin de déterminer le moment de la rupture en fatigue du matériau.

ANALYSES MICROSCOPIQUES ET THERMIQUES

On peut faire subir à un échantillon de matériau à caractériser différents tests d'interaction rayonnement-matière par microscopie ainsi que d'autres tests d'analyse thermique.
Plusieurs techniques de microscopie peuvent être utilisées, telles que :

• La microscopie électronique à balayage $\rm (MEB)$. Elle permet la visualisation, partant d'un faisceau d'électrons, de la surface d'un échantillon en haute résolution, cette résolution pouvant atteindre $0,4$ nanomètre ;
• La microscopie électronique en transmission $\rm (MET)$. Elle permet à un faisceau d'électrons de traverser un échantillon mince de matériaux et d'obtenir une image en diffraction plus complexe à interpréter, mais dont la résolution peut atteindre $0,08$ nanomètre.
• La microscopie optique. Elle utilise comme vecteur d'information non pas un faisceau d'électrons, mais la lumière visible afin de donner d'un objet une image agrandie, dont la résolution ne peut dépasser $0,2$ micromètre.

Les analyses thermiques permettent d'étudier le comportement d'un matériau face à la température, pour déterminer par exemple, ses transitions de phase, sa capacité à emmagasiner ou à diffuser de la chaleur, elles permettent aussi de caractériser les propriétés mécaniques des matériaux viscoélastiques, etc.