Informazioni generali
- Anno di corso: 3°
- Semestre: 1°
- CFU: 6
Docente responsabile
Obiettivi del corso
Il corso presenta le principali tecniche sperimentali oggi utilizzate per studiare la microstruttura e le proprietà meccaniche dei materiali, in particolare di quelli metallici: microscopia ottica ed elettronica in scansione e trasmissione, microanalisi EDS, diffrazione dei raggi X, spettroscopia meccanica, prove di trazione, durezza, micro-durezza, indentazione strumentata.
Le lezioni in aula sono propedeutiche alle esercitazioni di laboratorio nelle quali gli studenti eseguono direttamente prove di caratterizzazione dei materiali.
Prerequisiti
Non sono previste propedeuticità formali, tuttavia è opportuno che gli studenti abbiano già frequentato i corsi di Fisica, Chimica e Fondamenti di Scienza dei Materiali e Metallurgia.
Contenuti del corso
- Microscopia ottica- Descrizione del microscopio ottico, preparazione dei provini metallografici, osservazione della microstruttura, analisi dell’immagine.
- Microscopia elettronica- Descrizione del microscopio elettronico in scansione. Osservazione di superfici di frattura e discussione dei meccanismi di rottura. Descrizione del microscopio elettronico in trasmissione. Preparazione di lamine sottili. Osservazione di difetti reticolari.
- Microanalisi EDS- Principio di funzionamento dello strumento. Spettri, mappe chimiche, analisi di linea e di punto. Il metodo ZAF per la determinazione quantitativa degli elementi.
- Diffrattometria X- Produzione dei raggi X e loro interazione con la materia, la legge di Bragg, descrizione del diffrattometro, determinazione della struttura cristallina, strutture ordinate e misura del grado d’ordine, errori sistematici e casuali nelle prove di diffrazione X, misura di precisione dei parametri di cella, determinazione dei diagrammi di stato, riconoscimento di una sostanza ignota (database JCPDS), determinazione della frazioni di fasi diverse in una miscela, misura della dimensione del grano cristallino, degli stress residui e della densità dei difetti reticolari.
- Sviluppi recenti riguardanti apparati di misura, capacità di calcolo, esperimenti ed applicazioni dei raggi X.
- Spettroscopia meccanica- Misura del modulo elastico dinamico e del fattore di damping Q-1.
- Prova di trazione, di durezza, di micro-durezza e indentazione strumentata.
Materiale di studio consigliato
- Dispense del Prof. Roberto Montanari.
Modalità d’esame
L’esame di Laboratorio di Metallurgia prevede due prove di accertamento, che si svolgono rispettivamente a metà ed al termine del corso, e una prova orale.
Le prove di accertamento consistono in uno scritto e nell’esecuzione di alcuni test di laboratorio. La prova orale è obbligatoria per coloro che non hanno superato una delle prove di accertamento.
Laboratory of Metallurgy
Aims of the course
The course presents the principal experimental techniques used to study the microstructure and the mechanical properties of materials, in particular of metals: light microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, EDS microanalysis, X-ray diffraction, mechanical spectroscopy, tensile, hardness, micro-hardness and instrumented indentation tests.
Lectures are preparatory to laboratory practice of students in material characterization.
Prerequisites
There are no mandatory propaedeutic courses, however the students are recommended to previously attend the courses of Physics, Chemistry and Fundamentals of Materials Science and Metallurgy.
Contents
- Light microscopy- the light microscope, sample metallographic preparation, microstructure observation, image analysis.
- Electron microscopy- The scanning electron microscope. Observation of fracture surfaces and discussion of rupture mechanisms. The transmission electron microscope. Preparation of thin sheets. Observation of lattice defects.
- EDS microanalysis- Features and operating procedures of the instrument. Chemical spectra and maps. ZAF method for composition quantitative determination
- X-ray diffraction- X-ray production and interaction with matter, Bragg’s law, description of the diffractometer, determination of the crystal structure, ordered lattices and measurement of the order degree, errors in X-ray experiments, precise parameter measurements, phase diagrams determination, the JCPDS database, quantitative analysis of a poly-phasic mixture, measurement of the grain size, residual stresses and lattice defects density.
- Advances in instruments, computing, experiments and applications of X-rays.
- Mechanical Spectroscopy- Measurement of dynamic elastic modulus and damping Q-1.
- Tensile, hardness, micro-hardness and instrumented indentation tests.
Study material
- Lecture notes of Prof. Roberto Montanari.
Examination procedures
The examination consists of two tests, halfway through the course time and at the end, plus an interview.
The interview is mandatory only for the students who do not pass one of the tests.
