Final ma11

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  • Publié le : 15 juin 2010
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MA11

Printemps 2009

EXAMEN FINAL
(Durée : 2 heures) Sans document. Calculatrice autorisée.
Vous voudrez bien noter que : Le sujet comprend trois parties indépendantes à rédiger impérativement sur des copies séparées, de la façon suivante : • la première partie (10 points) directement sur le sujet, dans les espaces prévus à cet effet ; • la deuxième partie (5points) sur une copie libre (copie n°2) ; • la troisième partie (5 points) sur une autre copie libre (copie n°3). Chaque réponse devra être argumentée et, si possible, justifiée par une loi, une règle, un principe, etc. Les énoncés des parties 2 et 3 seront rendus avec les copies s’ils comportent des annotations utiles au correcteur.

Première partie : Alliages métalliques
Exercice 1 :Fabrication industrielle du titane (2 points)
Une des étapes de la préparation industrielle du titane est la réaction chimique du magnésium (Mg) avec le chlorure de titane (TiCl4). Cette réaction permet d’obtenir du titane métallique (Ti) et du chlorure de magnésium (MgCl2). On fait réagir 380 kg de chlorure de titane avec 150 kg de magnésium. a) Ecrire la réaction chimique.

b)

Calculer la massede produits formés.

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c)

Les réactifs sont-ils introduits dans les proportions stœchiométriques ? Si ce n’est pas le cas, préciser quel réactif est en excès et calculer la masse correspondante.

Données :

Masses molaires : MTi = 47,9 g.mol-1 ; MCl = 35,5 g.mol-1 ; MMg = 24,3 g.mol-1

Exercice 2 : Alliages d’aluminium (4 points)
Les ailes et le fuselage d’un avion enservice sont soumis à de multiples sollicitations mécaniques et chimiques (corrosion éventuelle par des embruns salins d’eau de mer). Dans cet exercice, on s’intéresse aux propriétés mécaniques d’alliages couramment utilisés pour le fuselage : les alliages 2024 et 7075. a) Donner le type de famille auxquelles appartiennent ces nuances.

b)

Dessiner, de façon simple, le diagramme binaire del’alliage 2024.

c)

Expliquer le mode de durcissement le plus judicieux de ces deux alliages, en tenant compte de l’environnement en service des pièces fabriquées dans ces nuances.

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d)

Détailler chaque étape du traitement thermique en expliquant les mécanismes mis en jeu.

e)

Si l’on recherche des caractéristiques mécaniques élevées, est-il raisonnable d’envisagerl’utilisation de la nuance 1065 ?

f)

Quelle est la méthode habituelle pour durcir cette nuance ?

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Exercice 3 : Normalisation des aciers (3 points)
Soient quatre nuances d’aciers, dont les compositions chimiques respectives (% en masse) sont données dans le tableau suivant :

C Acier 1 Acier 2 Acier 3 Acier 4 0,07 0,09 0,06 0,02

Si 0,85 0,70 0,9 0,9

Mn 0,82 1,2 1,8 1,7

PS

N 0 0 0,02 0,17

Cr 17 12,5 18 22

Mo 0 0 0 3

Nb 0 0 0 0

Ni 0 0 9,50 5

Ti 0 0 0 0

0,005 0,001 0,005 0,002 0,007 0,008 0,006 0,009

Composition massique des aciers considérés L’indice PREN est défini, pour ces aciers, par l’expression : PREN = % Cr + (3,3 × % Mo) + (16 × % N) a) Donner, pour chaque nuance, la désignation normalisée.

b)

Pour rappel, l’eau de mer estriche en chlorure de sodium. Quel est le risque occasionné par ce composé pour les aciers ?

c)

Quel est l’acier qui résisterait le mieux à ce risque et pour quelle raison ?

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d)

Lequel des quatre aciers envisagés vous semble le mieux "armé" pour résister à la corrosion intergranulaire ? Dans votre raisonnement, vous expliquerez le processus de ce type de corrosion.Exercice 4 : Transformations structurales des aciers (1 point)
On peut définir la structure des aciers à partir des diagrammes TTT et TRC. Quelle est l’utilisation de ces diagrammes et quelle est leur différence fondamentale ?

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Deuxième partie : Diagramme TTT de l’acier C35 (5 points)
Rappel : les réponses à cette partie seront...
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