Iutgreni structure des materiaux 2008 mp ds_s1_2007_2008

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Institut Universitaire Technologique 1, Université Grenoble I Département Mesures Physiques Nom : Note (/ 20) : Prénom : Groupe : DS de Structure des Matériaux Groupe S1 – 11 janvier 2008 Durée 2h Calculatrice + une page A4 recto-verso de notes autorisées Barème indicatif Vous devez répondre dans les espaces prévus et ne rendre que ces feuilles. Exercice 1 : Structure de l’or et de certains de ses alliages avec le cuivre (15 points) L’or cristallise dans le système cubique, son mode de réseau est F. 1. On suppose que les atomes d’or sont assimilables à des sphères indéformables en contact entre elles. Dans un tel assemblage compact, il existe différents types de sites interstitiels comme cela a été par exemple vu lors du TP2. Rappelez lesquels et déterminez leur dimension (rayon maximum des atomes qui peuvent s'introduire dans les sites en fonction du rayon atomique de l’or R sans dilatation de la maille cubique). Quel est le plus Augrand de ces sites ? 1 r -32. La masse volumique de l’or cristallisé vaut 19,3 g.cm . Calculez, au centième d’angströms près, le paramètre a de la maille cubique de l’or ainsi que son rayon atomique R . Au Au 3. L’or peut former de nombreux alliages avec d’autres métaux, par insertion ou substitution. Le cuivre a un rayon atomique R = 1,28 Å. Montrez que le cuivre ne peut pas former ...
Publié le : jeudi 21 juillet 2011
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Institut Universitaire Technologique 1, Université Grenoble I Département Mesures Physiques   Nom :  (/ 20) : Note Prénom : Groupe :  DS de Structure des Matériaux Groupe S1 –11 janvier 2008 Durée 2h Calculatrice + une page A4 recto-verso de notes autorisées Barème indicatif Vous devez répondre dans les espaces prévus et ne rendre que ces feuilles.    de ses alliages avec le cuivre (15 points)Exercice 1 : Structure de l’or et de certains  L’or cristallise dans le système cubique, son mode de réseau est F.  1. On suppose que les atomes d’or sont assimilables à des sphères indéformables en contact entre elles. Dans un tel assemblage compact, il existe différents types de sites interstitiels comme cela a été par exemple vu lors du TP2. Rappelez lesquels et déterminez leur dimension (rayon maximum des atomes qui peuvent s'introduire dans les sites en fonction du rayon atomique de l’or RAu sans dilatation de la maille cubique). Quel est le plus grand de ces sites ?                        
 
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2. La masse volumiqueΛde l’or cristallisé vaut 19,3 g.cm-3. Calculez, au centième d’angströms près, le paramètre aAude la maille cubique de l’or ainsi que son rayon atomique RAu.
3. L’or peut former de nombreux alliages avec d’autres métaux, par insertion ou substitution. Le cuivre a un rayon atomique RCu 1,28 Å. Montrez que le cuivre ne peut pas former = d’alliage d’insertionavec l’or (il suffit de considérer le plus grand des sites interstitiels caractérisés à la question 1).
 
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4. type que celui de l’or. Ces deux métaux formentLe réseau cristallin du cuivre est du même une série continue de solutions solides parsubstitution atomes de cuivre aux atomes des d’or. Cette substitution se fait généralement de façon désordonnée et les alliages formés ont donc pour formule chimique CuxAu(1-x)avec 0 <x< 1.  Les diffractogrammes de poudre d’un échantillon de cuivre (figure 1) et d’un alliage or-cuivre (figure 2) ont été enregistrés en laboratoire en utilisant des rayons X de longueur d’onde égale àl= 1,54 Å. a. Déterminez à partir du diagramme de la figure 1 le paramètre aCu(au centième d’angströms près)
                   
 
 
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b. Déterminez à partir du diagramme de la figure 2 le paramètre aalliage centième d’angströms (au près) de la maille cubique de l’alliage. En utilisant la loi de Végard, donnez la formule chimique de cet alliage (c'est-à-dire précisez la valeur dex).
                          
 
 
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5. Pour certaines compositions particulières (natomes Cu pour 1 atome Au), il est possible de former des alliages avec une structure cristalline ordonnée bien précise. Par exemple : - les atomes d’or se placent aux sommets d’un cube - les atomes de cuivre se placent au centre des faces du cube formé par les atomes d’or. a. Représenter cette structure suivant un modèle éclaté sur la figure 3 proposée ci-dessous ainsi qu’en projection cotée le long de l’axe c sur la figure 4.   c    b        b 
 
a 
Figure 3.
 
Figure 4.
a 
  b. Déterminez la formule de cet alliage (valeur dendans la formule AuCun), justifiez votre réponse.          c. Cet alliage a été étudié lors du TP1. Précisez le mode de réseau de Bravais de sa structure cristalline ainsi que son motif (nature des atomes le constituant et leurs coordonnées atomiques).            
 
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  Rappels et données :   Masse molaire de l’or : 196,97 g.mol-1  Loi de Végard pour un alliage CuxAu(1-x): ax=xaCu+(1-x)aAu  Conditions d’existence des réflexions de Bragg suivant le mode de réseau de Bravais : réseau P : aucune condition réseau I :h k l2n réseau F :h,ketlde même parité  
 
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Institut Universitaire Technologique 1, Université Grenoble I Département Mesures Physiques  Nom :  No Prénom : Groupe :  DS de Structure des Matériaux Groupe S1 –11 janvier 2008 Durée 2h Calculatrice + une page A4 recto-verso de notes autorisées Barème indicatif Vous devez répondre dans les espaces prévus et ne rendre que ces feuilles.   Exercice 2 : diagramme d’équilibre Sn-Bi (5 points)
 
         
 
1. Complétez la figure avec les indications manquantes. 2. Que représente le point M du diagramme ?
 
 
te (/ 20) :
 
 
7
          
          
                         
 
3. Quelle est la fraction molaire de l’étain Sn dans la phase liquide correspondant au point M ?
4. Quelle est la fraction molaire du bismuth Bi dans la phase solide correspondant au point M ?
5. Déterminez la valeur du rapport (nombre de moles dans la phase solide) / (nombre de moles dans la phase liquide) pour le point M.
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