Informazioni generali (English version below)
- Anno di corso: 2°
- Semestre: 2°
- CFU: 6
Docente responsabile
Obiettivi del corso
Comprendere i meccanismi della deformazione a caldo e a freddo per poter progettare un materiale con caratteristiche specifiche per applicazioni speciali. Conoscere materiali innovativi quali: schiume metalliche, compositi e metalli amorfi. Il corso prevede esercitazioni di laboratorio.
Prerequisiti
Metallurgia.
Contenuti del corso
- Effetto della velocità di deformazione nella deformazione plastica ad alta e bassa temperatura di metalli con diverso reticolo cristallino. Deformazione per esplosione.
- Determinazione dell’equazione costitutiva e della finestra di lavorabilità.
- Creep: aspetti microstrutturali e miglioramento della resistenza meccanica. Criteri per la scelta e lo sviluppo di materiali con buona resistenza al creep.
- Fatica: aspetti microstrutturali e miglioramento della resistenza meccanica. Effetti congiunti di creep e fatica.
- Leghe di titanio, compositi di titanio con fibra lunga e superleghe di nichel per applicazioni aeronautiche e aerospaziali a media ed alta temperatura.
- Materiali metallici per basse temperature. Infragilimento: cause e rimedi.
- Schiume metalliche.
- Materiali metallici amorfi e nanostrutturati.
- Normativa che disciplina i requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova (UNI EN ISO 17025).
- Case studies. Verranno esaminati casi pratici di rottura di componenti meccanici in esercizio (Gru, mozzo ruota, materiali con reticolo c.f.c. deformati per esplosione).
- Esercitazioni di laboratorio: a- prove meccaniche (resilienza, trazione, durezza e micro durezza, indentazione strumentata) e osservazioni di microscopia ottica ed elettronica per la studio e la caratterizzazione dei materiali descritti nel corso; b- preparazione di schiume di alluminio. c- laminazione di materiali metallici con diverso reticolo cristallino (c.f.c, e.c.).
Casi di studio
Verranno esaminati casi pratici di rottura di componenti meccanici in esercizio (Gru, mozzo ruota, materiali con reticolo c.f.c. deformati per esplosione). Verrà esaminato uno studio su una lega di PbSn superplastica a temperatura ambiente. Verrà esposto un esempio di fabbricazione di composito di Ti a fibra lunga.
Esercitazioni di laboratorio
- Prove meccaniche (resilienza, trazione, durezza e micro durezza, indentazione strumentata) e osservazioni di microscopia ottica ed elettronica per lo studio e la caratterizzazione dei materiali descritti nel corso
- Produzione di schiume di alluminio
- Laminazione di materiali metallici con diverso reticolo cristallino (c.f.c, e.c.). Preparazione metallografica e studio di campioni di Ti6Al4V deformati per compressione a caldo e compositi a matrice di Ti a fibra lunga
Materiale di studio consigliato
- Appunti tratti dalle lezioni
- Copia materiale didattico usato per le lezioni
Modalità d’esame
Prova scritta a metà corso e a fine corso. Recupero orale.
Metallic Materials for Special Applications with Laboratory
Aim of the course
Comprehension of the base mechanism of the cold and hot deformation in order to design materials with specific features for special applications. Knowledge of innovative materials (metal foams, composites, amorphous metals).
Prerequisites
Metallurgy
Contents
- Effect of the deformation rate in the plastic deformation at high and low temperature of metals with different crystal lattice. Deformation due to explosion. • Determination of the constitutive equation and the window of workability. • Creep: microstructural aspects and improvement of the mechanical strength. Criteria for the selection and development of materials with good creep resistance. • Fatigue: microstructural aspects and improvement of the mechanical strength. The joint effects of creep and fatigue. • Titanium alloys, titanium composites with long fibers and nickel alloys for aerospace and aeronautical applications in medium and high temperature. • Metallic materials for low temperatures. Embrittlement: causes and remedies. • Metal foams. • amorphous and nanostructured metallic materials. Law governing the general requirements for the competence of testing laboratories (EN ISO 17025). • Case studies. case studies of failure of mechanical components during operation (Crane, wheel hub, materials with fcc lattice deformed by explosion).
- Laboratoryexercises:, -mechanicaltests (resilience, strength, hardness and micro hardness, instrumentedindentation) and observations of optical and electron microscopy for the study and characterization of the materials -preparation of aluminumfoams. rolling of metallicmaterials with differentcrystal lattice (fcc,e.c).
Case studies
Some practical cases of failure will be examined (crane, wheel-hug, c.f.c. metals deformed by explosion). Will be explained a study about a Pb-Sn alloy superplastic at room temperature. Example of fabrication of a long fiber Ti composite.
Laboratory exercises
- Mechanical tests (Charpy, tensile tests, hardness and micro-hardness, instrumented indentation), optical microscopy, scanning electron microscopy for the study and the characterization of the materials described in the course.
- Metal foams production.
- Rolling of metallic materials with different crystal lattice (c.f.c., h.c.p.). Metallographic preparation and study of Ti6Al4V samples deformed for hot compression and composites with Ti long fiber matrix.
Recommended texts
- Notes from lectures
- Slides employed for lectures.
Examinations
Written assesment tests in the middle and at the end of the course. Recovery: oral.
