Programmes de génie aux études supérieures

Doctorat EN Génie métallurgique

Responsable

Monsieur Alain Rochefort (514) 340-4711, poste 3901, courriel : alain.rochefort@polymtl.ca, coordonnateur des études supérieures en génie métallurgique et professeur au département de génie physique.

But du programme

Le programme de doctorat en génie métallurgique a pour but de développer chez le candidat un haut niveau de connaissances, de rigueur intellectuelle, de curiosité scientifique et de créativité nécessaire tant dans les activités professionnelles de pointe que dans la recherche scientifique et l'enseignement universitaire.

Le programme d'études est conçu pour permettre au candidat d'approfondir ses connaissances dans sa spécialité et d'en repousser les frontières, de comprendre et d'évaluer la littérature scientifique et de développer la maîtrise de méthodes rigoureuses de raisonnement et d'expérimentation.

Grade

Le programme de doctorat en génie métallurgique conduit à l'obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph.D.).

Conditions d'admission

  • Être détenteur d’un diplôme de baccalauréat en ingénierie ou d’un diplôme de maîtrise de l’École Polytechnique ou un diplôme jugé équivalent par l’École Polytechnique qui témoigne d’une formation appropriée.

Un dossier académique de haut niveau ne garantit pas l'accès au programme de doctorat. Le candidat doit obtenir l'appui d'un professeur qui accepte de diriger ses travaux.

Note:      Pour connaître les conditions d'un passage direct de la maîtrise au doctorat sans soumettre de mémoire, voir l'article 71.3 des règlements particuliers des études supérieures.

Structure du programme

Le programme comporte 90 crédits, se répartissant comme suit :

 

   Crédits
Cours de cycles supérieurs  15 (minimum) 
Recherche et réaction de thèse  75

 

Note:       Les candidats qui détiennent déjà un diplôme d’études supérieures pourront obtenir une exemption de la totalité ou d’une partie de leurs crédits de cours de cycles supérieurs selon les modalités spécifiées à l’article 73.1.2 des règlements particuliers des études supérieures.

 

Axes de spécialisation

Caractérisation mécanique et microstructurale – Comportement mécanique des matériaux. Métallurgie physique. Rupture fragile, rupture ductile, corrosion sous contrainte. Déformation plastique cyclique et amorçage des fissures de fatigue. Fatigue biaxiale. Fatigue-propagation et mécanique de la rupture. Influence de la microstructure et de l’environnement sur les propriétés mécaniques. Fractographie. Modélisation numérique. Prédiction de la durée de vie. Caractérisation microscopique des matériaux: spectroscopie Auger et émission ionique secondaire (SIMS), analyse d'images, diffractométrie des rayons X, microscopie électronique à balayage (SEM) et en transmission (STEM) avec spectrométrie des rayons X (EDS) et des électrons transmis (EELS).

Procédés de fabrication – Procédés de moulage. Mise en forme à l’état semi-solide. Mise en forme par déformation plastique: forgeage, laminage, extrusion, emboutissage. Métallurgie des poudres. Composites à matrice métallique. Alliages à mémoire de forme. Revêtements. Galvanisation de l’acier. Modélisation numérique des procédés et des évolutions microstructurales. Prédiction des défauts.

Énergétique des matériaux et métallurgie primaire – Propriétés thermodynamiques et diagrammes d'équilibre des alliages et des sels fondus. Traitement informatisé de données thermodynamiques. Informatique appliquée en métallurgie. Système FACT-FAIT. Réactions gaz-solide et gaz-liquide, oxydation, réduction, sulfuration, caractérisation de surface réactive. Thermodynamique et structure des liquides. Solidification. Calorimétrie. Élaboration du fer et de l'acier. Réduction directe. Aciérage électrique. Procédés pyrométallurgiques de l'élaboration du cuivre, du nickel, de l'aluminium et du zinc.

Électrochimie, corrosion et énergie – Électro-extraction et électro-raffinage en milieu aqueux et en sel fondu. Électrolyse. Corrosion et dégradation des matériaux et biomatériaux. Traitement électrochimique de surface des métaux et alliages. Traitement électrochimique des déchets industriels. Énergie électrochimique. Systèmes électrochimiques. Nouveaux matériaux énergétiques, électroniques et biomatériaux. Électro-catalyse. Piles à combustible. Cellules solaires. Piles et accumulateurs électrochimiques. Production de l’hydrogène.

 

Ateliers complémentaires à la formation doctorale

Les étudiants inscrits au doctorat à partir du trimestre d’hiver 2012 ou suivant doivent suivre les quatre premiers ateliers de formation complémentaire au doctorat d’un crédit chacun (hors programme).

Ateliers obligatoires

CAP7001         Réussir au doctorat (1 cr.)

                        Suivi préférablement au 1er ou 2e trimestre suivant l’inscription

CAP7005         Traitement de l’information scientifique et technique (1 cr.)

                        Suivi préférablement au 2e ou 3e trimestre suivant l’inscription

CAP7010         La créativité à votre portée (1 cr.)

                        Suivi préférablement au 3e ou 4e trimestre suivant l’inscription

CAP7015         Conduire un projet de recherche (1 cr.)

                        Suivi préférablement au 3e ou 4e trimestre suivant l’inscription

Note :     Les étudiants dont la première inscription au doctorat est antérieure au trimestre d’hiver 2012 doivent suivre le cours ING6900 Méthodes de recherche ou ING6900E Research Methods (version anglaise) au plus tard au 3e trimestre suivant la première inscription, s’il n’a pas été suivi à la maîtrise.

Liste des autres ateliers offerts :

http://www.polymtl.ca/es/ateliersdoctorat/index.php

 

Examen de synthèse

Se référer à l'article 75 pour les modalités générales de l'examen de synthèse.

Modalités spécifiques au programme

Les modalités spécifiques au programme sont disponibles au secrétariat du département.

Liste des cours

NoteSigleTitreCrédits
  MET6101B Mécanique de la rupture 3
  MET6103A Techniques de caractérisation des matériaux I 4
  MET6104A Tech. de caractérisation des matériaux II 3
  MET6108 Procédés de la métallurgie des poudres 3
  MET6202 Procédés d'électrolyse et électrolyseurs ind. 4
  MET6208 Énergétique des solutions 4
  MET6209 Applications et opérations du système F*A*I*T 4
  MET6210 Cinétique des réactions d'électrodes 4
  MET6211 Métallurgie de l'aluminium 3
 MET6951#C. SPÉC. : « titre du cours »1
 MET6952#C. SPÉC. : « titre du cours »2
 MET6953#C. SPÉC. : « titre du cours »3
 MET6954#C. SPÉC. : « titre du cours »4
  MET7907 Séminaires II 1
  MET8106 Énergie électrochimique 3
  MET8220A Énergie solaire photovoltaïque et applica. 3
  ENE8210 Efficacité des sources d'énergie 3
  ENE8310 Stockage et intégration des syst. énergéti. 3
  GBM8540 Corrosion et dégradation des biomatériaux 3

Stages doctoraux pour étudiant étranger en codirection inscrit dans un autre établissement

NoteSigleTitreCrédits
 MET791X Stage doctoral X (X = 1 à 6)9

BA = baccalauréat       ES = études supérieures       CE = certificat

ES  ENE8210  Efficacité des sources d'énergie   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 1 - 5)
Département : Génie chimique
Préalable(s) :
Corequis :

Définition de l'énergie. Notions de base sur l'énergie. Les différentes sources primaires de l'énergie. Énergies fossiles: charbon, pétrole, gaz naturel. Énergie nucléaire. Énergies renouvelables : énergie hydraulique, énergie éolienne, énergie solaire, biomasse, énergie géothermale, énergie des déchets, fusion thermonucléaire. Notion de vecteur énergétique : électricité, chaleur, cogénération et trigénération, hydrogène, piles à combustible. Production, stockage, transport et utilisation de l'énergie. Rendement, coût et efficacité énergétique selon le type de sources. Relation entre source d'énergie et type de pollution. Gestion de l'énergie : avantages et inconvénients de la déréglementation de la distribution de l'électricité en Amérique du Nord. Énergie et recyclage des déchets. Économies d'énergie, perspectives d'avenir.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Louis Fradette
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=ENE8210

ES  ENE8310  Stockage et intégration des syst. énergéti.   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 1 - 5)
Département : Génie chimique
Préalable(s) : 70 crédits pour les étudiants au baccalauréat
Corequis :

Thermodynamique et stockage de l'énergie. Efficacité du stockage et de la récupération de l'énergie. Différentes formes de stockage énergétique. Stockage chimique : biomasse, méthane et hydrogène. Stockage électrochimique : accumulateurs, condensateurs et piles à combustible. Stockage sous forme potentielle : hydraulique et air comprimé. Stockage sous forme cinétique : volant d'inertie. Stockage thermique : chaleurs sensibles et latentes. Stockage magnétique. Capacité et rendement des différents types de stockage. Enjeux technologiques et économiques du stockage. Intégration des systèmes de stockage dans la production et la distribution de l'énergie. Éléments d'intégration des systèmes d'énergie renouvelable. Spécifications et choix des composants d'intégration. Capacité d'intégration et fiabilité du réseau. Études de cas de systèmes isolés et de systèmes intégrés à un réseau existant.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Oumarou Savadogo

ES  GBM8540  Corrosion et dégradation des biomatériaux   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 1 - 5)
Département : Génie biomédical
Préalable(s) : 70 crédits pour les étudiants au baccalauréat.
Corequis :

Biomatériaux : définitions, spécificités, utilisations. Classes de biomatériaux : polymères, composites, métaux, alliages, céramiques d'origine naturelle ou de synthèse utilisés comme composants des dispositifs médicaux. Corrosion et dégradation: thermodynamique et cinétique. Paramètres de corrosion de différents biomatériaux. Formes de corrosion des matériaux d'implants. Tests standards pour déterminer les paramètres de corrosion d'un implant. Modes de dégradation des biomatériaux. Effet de la composition du matériau et du sérum sur la corrosion et la dégradation des implants; cas des prothèses de hanche et des implants de genou; corrosion des alliages dentaires. Prévention de la corrosion et de la dégradation de divers implants biomédicaux. Classification des alliages dentaires. Choix des biomatériaux. Études de cas.

Manuel(s) :
Notes : cours donné à Polytechnique. L'étudiant de l'Université de Montréal doit obtenir une « Autorisation d'études hors établissement » pour s'y inscrire.
Responsable(s) : À venir
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=GBM8540

ES  MET6101B  Mécanique de la rupture   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 1 - 5)
Département : Métall. et génie des matériaux
Préalable(s) :
Corequis :

Comportement d'un matériau ductile en traction uniaxiale et en présence d'un défaut : essai de traction, courbe contrainte-déformation rationnelle; essai Charpy, triaxialité des contraintes, transition ductile-fragile. Mécanique du matériau non fissuré : élasticité isotrope et anisotrope, tenseurs des déformations et des contraintes, critères de plasticité et de rupture. Mécanique du matériau fissuré : champ élastique et écoulement plastique en fond de fissure, calcul du facteur d'intensité de contrainte, essai de ténacité en plasticité confinée. Approches énergétiques en mécanique de la rupture, essai de ténacité en plasticité étendue. Fatigue à grand nombre de cycles et fatigue oligocyclique. Prédiction de la durée de vie d'amorçage : approches locales en contrainte et en déformation. Fatigue-propagation : approche par la mécanique de la rupture. Fermeture des fissures et amplitude effective du facteur d'intensité de contrainte. Exposés sur des sujets variables.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  MET6103A  Techniques de caractérisation des matériaux I  [détails] 

Nombre de crédits : 4  (4 - 2 - 6)
Département : Mathématiques et génie ind.
Préalable(s) :
Corequis :

Introduction aux principes et aux applications des techniques expérimentales de caractérisation. Sujets traités : optique électronique, interactions électrons-matière et signaux émis, microscopie électronique à balayage (MEB) et en transmission (MET), spectroscopie des rayons X et des électrons Auger, imagerie MET, interprétation des images, définition des conditions de diffraction, obtention des spectres RX, quantification des rayons X obtenus en MET.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Gilles L'Espérance

ES  MET6104A  Tech. de caractérisation des matériaux II   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 3 - 3)
Département : Métall. et génie des matériaux
Préalable(s) : MET6103A ou l'équivalent
Corequis :

Approfondissement des principes et des applications des techniques de caractérisation des matériaux. Modes d'observation et d'analyse en microscopie électronique en transmission analytique, théories du contraste, diffraction en illumination parallèle et convergente, technique du faisceau faible et interprétation quantitative des signaux (spectrométries des rayons X et des pertes d'énergie des électrons transmis). Imagerie en contraste Z. Imagerie à haute résolution.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  MET6108  Procédés de la métallurgie des poudres   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Métall. et génie des matériaux
Préalable(s) :
Corequis :

Procédés de fabrication des poudres métalliques. Analyse des caractéristiques morphologiques. Analyse du procédé de pressage uniaxe : rôle des lubrifiants, étude de l'état de contrainte, mécanismes de densification, évolution de la microstructure. Frittage : mécanismes de transport de matière, activation, phase liquide. Procédés à haute densité. Moulage par injection de poudres. Études de cas.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=MET6108

ES  MET6202  Procédés d'électrolyse et électrolyseurs ind.  [détails] 

Nombre de crédits : 4  (3 - 3 - 6)
Département : Métall. et génie des matériaux
Préalable(s) :
Corequis :

Application des recherches récentes à la conception et l'opératiion des électrolyseurs industriels. Réactions parasites, nouvelles approches cinétiques en cémentation et purification, détermination expérimentale des profils de concentration par interférométrie optique. Mécanismes complexes contrôlés par des réactions alternées sous forte densité de courant. Nouvelles théories de la codéposition anomale et normale avec exemples industriels. Développement de nouveaux matériaux électrocatalytiques. Libération d'énergie secondaire aux électrodes avec diminution de la tension de cellule. Innovations technologiques, courants périodiques inverses et conception d'électrolyseurs.

Manuel(s) :
Notes : Ce cours est offert indépendamment du nombre d'inscriptions.
Responsable(s) : À venir
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=MET6202

ES  MET6208  Énergétique des solutions   [détails] 

Nombre de crédits : 4  (3 - 3 - 6)
Département : Génie mécanique
Préalable(s) :
Corequis :

Rappel des notions de la thermodynamique chimique. Rapport entre les diagrammes d'équilibre et les propriétés thermodynamiques des phases. Calcul des propriétés thermodynamiques à partir des modèles structuraux. Étude des modèles structuraux: d'alliages, de laitiers, de mattes, de solutions aqueuses, de sels fondus, de céramiques, de polymères, avec défauts ponctuels. Ordre à courte et à longue distance. Estimation des propriétés thermodynamiques et des diagrammes de phases de systèmes multicomposants. Calculs informatisés à l'aide des logiciels du système FactSage.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Arthur Pelton

ES  MET6209  Applications et opérations du système F*A*I*T  [détails] 

Nombre de crédits : 4  (3 - 0 - 9)
Département : Métall. et génie des matériaux
Préalable(s) :
Corequis :

Présentation du système F.A.I.T. (Formation Analytique Interactive en Thermodynamique). La base canadienne informatisée de données thermodynamiques disponible sur les ordinateurs de l'École Polytechnique et de l'Université McGill. L'Étude de la base de données (3 000 composés stoechiométriques, 2 000 solutions binaires). Calcul à l'aide du système F.A.I.T. des propriétés thermodynamiques des réactions chimiques, des diagrammes d'équilibre binaires et ternaires, des équilibres multiphasés complexes, des diagrammes d'aires de prédominances, des équilibres aqueux, des diagrammes E-pH (Pourbaix). Analyse de procédés industriels. Travaux pratiques. Projet.

Manuel(s) :
Notes : Le cours est donné conjointement avec l'Université McGill.
Responsable(s) : À venir

ES  MET6210  Cinétique des réactions d'électrodes   [détails] 

Nombre de crédits : 4  (3 - 3 - 6)
Département : Métall. et génie des matériaux
Préalable(s) :
Corequis :

Mécanismes d'électrode en milieu aqueux et sels fondus. Corrosion. Phénomène de double couche. Modèles de circuit électrique analogue, détermination expérimentale des capacités (méthode électrocapillaire, impédance ac, impulsionnelle, autres méthodes).

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir
Site Web : http://moodle.polymtl.ca/course/view.php?name=MET6210

ES  MET6211  Métallurgie de l'aluminium   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 0 - 6)
Département : Métall. et génie des matériaux
Préalable(s) :
Corequis :

Introduction aux procédés métallurgiques de l'aluminium : procédé Bayer (digestion, filtration, décantation, précipitation de l'hydrate, calcination), procédé Hall-Héroult (chimie de l'électrolyte, réactions électrochimiques, dissolution de l'alumine), technologie du carbone (préparation des cathodes et des anodes), mise au point des alliages d'aluminium (traitement du métal liquide, filtration, enlèvement des alcalins, mise an alliage, coulée). Choix des réfractaires. Perspectives d'avenir pour la production de l'aluminium. Aspects environnementaux.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : À venir

ES  MET7907  Séminaires II   [détails] 

Nombre de crédits : 1  (1 - 0 - 2)
Département : Génie chimique
Préalable(s) :
Corequis :

Exposé, discussion et analyse critique de publications scientifiques ou de notions de génie métallurgique ou de génie des matériaux. L'étudiant devra traiter d'un sujet choisi avec son directeur de recherche et approuvé par le responsable du cours. Il devra assister aux présentations des conférenciers invités et des autres étudiants.

Manuel(s) :
Notes : ce cours est réservé et obligatoire pour les étudiants inscrits au doctorat en génie métallurgique
Responsable(s) : Alain Rochefort

ES  MET8106  Énergie électrochimique   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 1 - 5)
Département : Génie chimique
Préalable(s) : MTR2230 ou GCH1110 ou l'équivalent
Corequis :

Définitions de l'énergie électrochimique. Paramètres thermodynamiques et cinétiques. Différence entre piles à combustible, piles non rechargeables et rechargeables. Principe de fonctionnement des générateurs électrochimiques. Réactions aux électrodes. Tension, capacité et énergie théoriques. Effet des paramètres intensifs et extensifs. Énergie spécifique et densité d'énergie des systèmes réels. Caractéristiques et domaines d'applications des piles à combustibles : à électrolyte polymère solide, à acide phosphorique, en milieu alcalin, au carbonate fondu, à électrolyte oxyde solide, à consommation directe d'alcools. Cas de la pile à hydrogène. Bio-piles et bio-senseurs. Comparaison des performances des accumulateurs et des piles non rechargeables. Processus de charge et de décharge d'un accumulateur. Applications au véhicule électrique : enjeux technologiques et environnementaux, bilan énergétique, coût et impact sur les émissions de gaz de réchauffement.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Oumarou Savadogo

ES  MET8220A  Énergie solaire photovoltaïque et applica.   [détails] 

Nombre de crédits : 3  (3 - 1 - 5)
Département : Génie chimique
Préalable(s) : 70 cr. pour les étudiants au baccalauréat
Corequis :

Énergie solaire photovoltaïque. Types et propriétés des matériaux utilisés pour la conversion photovoltaïque. Fabrication, principe de fonctionnement et performance des cellules selon le matériau et leur type de dispositif photovoltaïque. Évaluation et classification des cellules. Montage des modules photovoltaïques. Caractéristiques et performances selon la technologie. Lecture de la fiche technique d'un module. Caractéristiques de la batterie, du régulateur et de l'onduleur. Étapes du dimensionnement. Estimation des besoins en énergie de l'utilisateur, évaluation du gisement solaire d'un site. Équations de dimensionnement. Critères de choix du système photovoltaïque. Dimensionnement de systèmes. Installation de champs photovoltaïques. Estimation des coûts d'investissements, d'exploitation et d'entretien. Évaluation de l'impact environnemental. Maintenance, recyclage des composants.

Manuel(s) :
Notes :
Responsable(s) : Oumarou Savadogo

 

Pour des informations supplémentaires

Polytechnique Montréal
Registrariat
C.P. 6079, succursale Centre-ville
Montréal (Québec) CANADA, H3C 3A7
Téléphone : 514 340-4724
Télécopieur : 514 340-5836
Courriel : registraire@polymtl.ca
Pavillon : Principal
Local : A-201

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