Informazioni generali
- Anno di corso: 2°
- Semestre: 2°
- CFU: 12
Docente responsabile
Obiettivi del corso
Fondamenti di Scienza dei Materiali: Conoscenza e correlazione tra le proprietà microscopiche e le proprietà macroscopiche delle principali classi di materiali. Al termine del corso si richiede allo studente la capacità di correlare le nozioni apprese e di elaborarle criticamente in maniera da sapere interpretare il comportamento strutturale e funzionale delle principali classi di materiale sulla base della loro struttura. Si cercherà di stimolare la capacità analitica degli studenti in maniera che sappiano interpretare e correlare i dati provenienti dalle più comuni e importanti caratterizzazioni strumentali con le prestazioni offerte dai materiali
Prerequisiti
Nessuno
Contenuti del corso
Il corso è articolato in due sezioni da 6 CFU ciascuna, la prima relativa ai Fondamenti della Scienza dei Materiali a cura della Prof. Ing. Francesca Nanni, la seconda relativa ai Fondamenti della Metallurgia a cura della Prof.ssa Maria Elisa Tata.
La prima parte è dedicata allo studio delle tipologie di legame, struttura e difetti dei solidi. Segue un excursus sulle principali tipologie di sollecitazione a cui sono sottoposti i materiali nelle loro applicazioni strutturali (trazione, compressione, creep, fatica) e relative metodologie di prova. Le prestazioni meccanico-funzionali dei materiali verranno analizzate alla luce di fenomeni microscopici e della microstruttura. La seconda parte del corso sarà focalizzata sullo studio delle principali classi di materiali metallici (leghe ferrose e non) e sui relativi trattamenti termici atti a modificarne le proprietà. Verranno pertanto spiegati in diagrammi di stato delle principali leghe metalliche e il loro impiego i metallurgia.
Sezione I: Fondamenti di Scienza dei Materiali
- Legami primari e secondari
- Formazione e struttura dei solidi
- Direzioni e piani reticolari
- Difetti della struttura cristallina: difetti di punto di linea e di superficie
- La prova di trazione e le principali proprietà dei materiali
- Durezza
- Frattura: principali meccanismi della frattura
- creep
- fatica
- introduzione ai materiali polimerici: la chimica del carbonio
- struttura de polimeri termoplastici, termoindurenti, elastomeri
- metodi di polimerizzazione
- proprietà meccaniche dei materiali polimerici
- viscoelasticità nei polimeri
- cenni alla produzione dei polimeri
- strutture dei ceramici
- principali proprietà dei ceramici
- metodi di produzione dei ceramici
Sezione II: Fondamenti di Metallurgia
- Richiami sui diagrammi di stato
- Diffusione
- Diagramma Fe-C
- curve TTT e CCT
- microstrutture di equilibrio e non negli acciai
- Trattamenti termici di interesse applicativo
- Produzione dei metalli: solidificazione,
- Fabbricazione acciaio fonderia
- Effetto degli elementi di lega negli acciai,
- Acciai strutturali per uso generale,
- Acciai da bonifica,
- Acciai per utensili,
- Acciai inox,
- Ghise,
- Alluminio e le sue leghe,
- Magnesio e le sue leghe,
- Rame e le sue leghe,
- Titanio e le sue leghe,
- Nichel e le sue leghe.
Materiale di studio consigliato
- Sezione di Fondamenti della Scienza dei Materiali: W.Smith Scienza e Tecnologia dei materiali McGraw Hill/ W.Callister Scienza e Ingegneria dei Materiali Edises
- Sezione relativa ai Fondamenti della Metallurgia: W. Nicodemi Metallurgia II edizione Zanichelli
Modalità d’esame
sono previste due prove intermedie a metà del corso ed alla fine dello stesso più una prova orale . La prova orale è obbligatoria per gli studenti che non abbiano espletato le prove intermedie.
Fundamentals of Material Science and Metallurgy
Aim of the Course
Fundamentals of Material Science: Knowledge and correlation between microscopic and macroscopic properties of the major classes of materials. At the end of the course the students should be able to critically elaborate the acquired concepts in order to explain the structural and functional behavior of different types of material. The students will be taught how to interpret the experimental data coming from major analytical techniques in view of final materials performance.
Prerequisites
None
Contents
The course is divided in two sections of 6 CFU each. The first part deals with the Fundamentals of Material Science and it is given by Prof. Ing. Francesca Nanni, while the second part, Metallurgy, is given by Prof. Maria Elisa Tata.
In the first section the different types of atomic bonding, structures and defects of solids are presented. Then the main different types of mechanical stress in mechanical application of materials (as tensile, compression, creep, fatigue, etc.)as well as their relative testing methods will be explained. Mechanical and functional behavior of materials will be explained in view of their microstructure and microscopic properties.
The second part of the course is focused on metallurgy. The main classes of metallic materials (ferrous and non-ferrous alloys) and the thermal treatments used to modify their properties will be presented. Strengthening methods and state diagrams of alloys will be taught too. At the end of the course the students should be able to critically elaborate the acquired concepts in order to explain the structural and functional behavior of different types of material. The students will be taught how to interpret the experimental data coming from major analytical techniques in view of final materials performance.
Section I: Fondamentals of Material Science
- primary and secondary bonding
- formation and structure in solid materials
- direction and reticular plains
- Defects of the cristalline structure
- Tesile test and main mechanical properties
- Hardness
- Fracture: basics of fracture mechanics
- creep
- fatigue
- introduction to polymeric materials
- Structure of thermoplastic, thermosetting and elastomeric polymers
- Methods of polymerization
- Mechanical properties of polymers and viscoleasticity
- Basics of production of polymers
- Strucutre and main properties of ceramics
- The ceramic process
Section II: Fondamentals of Metallurgy
- Richiami sui diagrammi di stato
- Diffusione
- Diagramma Fe-C
- curve TTT e CCT
- microstrutture di equilibrio e non negli acciai
- Trattamenti termici di interesse applicativo
- Produzione dei metalli: solidificazione,
- Fabbricazione acciaio fonderia
- Effetto degli elementi di lega negli acciai,
- Acciai strutturali per uso generale,
- Acciai da bonifica,
- Acciai per utensili,
- Acciai inox,
- Ghise,
- Alluminio e le sue leghe,
- Magnesio e le sue leghe,
- Rame e le sue leghe,
- Titanio e le sue leghe,
- Nichel e le sue leghe.
Study material
- I section Fundamentals of Material Science: W.Smith material science and technology McGraw Hill/ W.Callister science and Engineering of Materials Edises
- II section Fondamentals of Metallurgy: W. Nicodemi Metallurgia II edizione Zanichelli
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.
