Introduzione alla scienza e tecnologia dei materiali.
Struttura e proprietà.
Proprietà meccaniche dei materiali.
Trasformazioni allo stato solido.
Leghe ferrose.
Leghe non ferrose.
Materiali ceramici.
Materiali polimerici.
Materiali compositi.
S. Barella, A. Gruttadauria “Metallurgia e materiali non metallici” Esculapio editore
Testi alternativi:
William F. Smith, Scienza e Tecnologia dei Materiali, McGraw-Hill
Bernardo Marchese. Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata. Liguori Editore. James F. Shackelford, Scienza e ingegneria dei materiali 7/Ed., Pearson Education
Obiettivi Formativi
Il corso vuole fornire allo studente le nozioni fondamentali sulle proprietà meccaniche dei materiali, sui metodi di misura di queste, sulle correlazione delle proprietà con la microstruttura e sulle tecnologie di produzione dei materiali con riferimento, prevalentemente, ai materiali metallici e in misura minore ai materiali ceramici, polimerici e compositi. il corso intende fornire, inoltre, nozioni di base sulla durabilità dei materiali e sulla applicazione in accoppiamento con I materiali legnosi.
Conoscenze erogate: cc3-La conoscenza sistematica degli aspetti chiave della progettazione meccanica dell’ingegneria industriale ed i relativi metodi; per questi ultimi, la comprensione di quali siano i più idonei al fine di definire un prodotto e le sue caratteristiche. La tecnologia dei materiali impiegabili, lo studio meccanico di parti e assiemi, il loro dimensionamento, lo studio del loro comportamento statico e dinamico e delle interazioni tra componenti, le tecnologie per la loro produzione, la loro rappresentazione grafica sono le aree di conoscenza e comprensione.
Capacità di applicazione: ca3-La capacità di scegliere e applicare appropriati metodi analitici, di modellazione, di verifica e di sperimentazione per progettare, analizzare e collaudare macchine e impianti includendo: l’interpretazione e la realizzazione di disegni di particolari e complessivi anche con l'utilizzo di sistemi software; il dimensionamento e la verifica funzionale e strutturale di componenti e di gruppi meccanici sollecitati staticamente e a fatica; l’impostazione funzionale della progettazione di un sistema meccanico, applicando i principi della cinematica, della cinetostatica, della statica e della dinamica; l’analisi delle caratteristiche dei materiali metallici e polimerici per la realizzazione dei componenti, tenendo conto delle condizioni di impiego; la capacità di scelta del migliore processo produttivo finalizzato alla realizzazione dei componenti meccanici; l’analisi e progettazione dei sistemi produttivi incluso lo studio affidabilistico, di sicurezza e di sostenibilità economica e ambientale.
Prerequisiti
Conoscenze di chimica e fisica di base.
Metodi Didattici
Il corso viene svolto con lezioni frontali
Modalità di verifica apprendimento
La valutazione dello studente prevede una prova. Per ogni appello, il calendario delle prove di esame viene definito il giorno dell'appello stesso in base all'ordine di prenotazione (lo studente sceglie tra le date disponibili secondo l'ordine di iscrizione). In tale prova di valutazione vengono proposti gli argomenti sviluppati a lezione e lo studente dovrà dimostrare almeno una conoscenza base degli argomenti (cc3) e di essere in grado di correlare struttura, proprietà e processo produttivo dei materiali (ca3).
Programma del corso
Introduzione alla scienza e tecnologia dei materiali.
Classi di materiali. Legami atomici e molecolari. Solidi ionici, covalenti, metallici e molecolari.
Struttura e proprietà
Materiali cristallini e amorfi. Celle elementari e reticoli cristallini. Principali strutture cristalline dei metalli. Difetti reticolari.
Proprietà meccaniche dei metalli.
Comportamento meccanico dei materiali. Deformazione elastica, deformazione plastica. Determinazione delle proprietà meccaniche dei materiali. Prova di trazione. Rigidezza, resistenza, durezza, resilienza e tenacità. Rafforzamento dei materiali metallici.
Rottura duttile e fragile. Rottura a fatica e rottura a creep.
Trasformazioni allo stato solido.
Diagrammi di stato a due componenti con solubilità reciproca completa,nulla e parziale allo stato solido. Formazione di composti. Trasformazioni eutettiche e peritettiche. Diagramma Fe-C. Trasformazione dell’austenite al raffreddamento. Trasformazioni di fase non-diffusive.
Leghe ferrose
Produzione, classificazione e designazione degli acciai e delle ghise. Trattamenti termici degli acciai: ricottura, normalizzazione, tempra, rinvenimento.
Leghe non ferrose, produzione e caratteristiche.
Materiali ceramici: produzione e caratteristiche
Materiali Polimerici: produzionee caratteristiche.
Materiali compositi: tipologie, produzione e caratteristiche.