Gli obiettivi formativi del corso di tecnologie dei materiali per l’aeronautica possono essere sintetizzati come segue:
1. Fornire una conoscenza per una corretta scelta ed impiego dei materiali più importanti attualmente utilizzati in ambito aeronautico, anche tramite l’utilizzo di strumenti software.
2. Fornire elementi di conoscenza sui materiali strutturali quali i compositi a matrice polimerica e le leghe leggere (composizione, struttura, proprietà, processi produttivi ed impiego per fusoliera, piani alari, ecc..) e su materiali per le alte temperature come le leghe di titanio e le superleghe, materiali ceramici e rivestimenti per l’impiego in componenti del sistema propulsivo.
3. Fornire gli elementi fondamentali per un ingegnere specialistico industriale relativi ai processi di degrado (per corrosione e/o usura) dei materiali avanzati per applicazioni aeronautiche;
4. Fornire gli elementi fondamentali per un ingegnere specialistico industriale relativi alle tecniche di ingegnerizzazione delle superfici (surface engineering) in componenti avanzati per l’aeronautica;
5. Fornire gli elementi fondamentali per un ingegnere specialistico industriale relativi alle tecniche di caratterizzazione compositiva, strutturale e microstrutturale dei materiali avanzati per applicazioni aeronautiche (microscopia ottica ed elettronica – SEM/TEM/FIB – diffrazione ai raggi X);
6. Fornire gli elementi fondamentali per un ingegnere specialistico industriale relativi alle tecniche di caratterizzazione micro e nano-meccanica dei materiali avanzati per applicazioni aeronautiche (micro/nano-durezza, microscopia a forza atomica).
Gli studenti acquisiranno le competenze necessarie per (1) selezionare i materiali più idonei in base alle specifiche progettuali, (2) comprendere quali siano i trattamenti termici e/o di superficie necessari al miglioramento delle prestazioni di materiali avanzati per l’aeronautica e l’aerospazio, (3) comprendere come i fenomeni di degrado possano alterare le prestazioni in esercizio di materiali avanzati per l’aeronautica, (4) comprendere i principi applicativi delle tecniche più recenti di surface engineering.
1. Fornire una conoscenza per una corretta scelta ed impiego dei materiali più importanti attualmente utilizzati in ambito aeronautico, anche tramite l’utilizzo di strumenti software.
2. Fornire elementi di conoscenza sui materiali strutturali quali i compositi a matrice polimerica e le leghe leggere (composizione, struttura, proprietà, processi produttivi ed impiego per fusoliera, piani alari, ecc..) e su materiali per le alte temperature come le leghe di titanio e le superleghe, materiali ceramici e rivestimenti per l’impiego in componenti del sistema propulsivo.
3. Fornire gli elementi fondamentali per un ingegnere specialistico industriale relativi ai processi di degrado (per corrosione e/o usura) dei materiali avanzati per applicazioni aeronautiche;
4. Fornire gli elementi fondamentali per un ingegnere specialistico industriale relativi alle tecniche di ingegnerizzazione delle superfici (surface engineering) in componenti avanzati per l’aeronautica;
5. Fornire gli elementi fondamentali per un ingegnere specialistico industriale relativi alle tecniche di caratterizzazione compositiva, strutturale e microstrutturale dei materiali avanzati per applicazioni aeronautiche (microscopia ottica ed elettronica – SEM/TEM/FIB – diffrazione ai raggi X);
6. Fornire gli elementi fondamentali per un ingegnere specialistico industriale relativi alle tecniche di caratterizzazione micro e nano-meccanica dei materiali avanzati per applicazioni aeronautiche (micro/nano-durezza, microscopia a forza atomica).
Gli studenti acquisiranno le competenze necessarie per (1) selezionare i materiali più idonei in base alle specifiche progettuali, (2) comprendere quali siano i trattamenti termici e/o di superficie necessari al miglioramento delle prestazioni di materiali avanzati per l’aeronautica e l’aerospazio, (3) comprendere come i fenomeni di degrado possano alterare le prestazioni in esercizio di materiali avanzati per l’aeronautica, (4) comprendere i principi applicativi delle tecniche più recenti di surface engineering.
scheda docente materiale didattico
Il programma dell’insegnamento è strutturato come segue:
• Cenni ai metodi di caratterizzazione dei materiali
o tecniche diffrattometriche, microscopiche e spettroscopiche. Cenni di metallografia e di prove non distruttive.
• Corrosione ad Umido
o Aspetti elettrochimici del degrado, forme di corrosione ad umido, diagrammi di Pourbaix, cinetica della corrosione, ddp e teoria dei potenziali misti – passività, corrosione in ambienti naturali e in ambienti ostili, metodi di prevenzione, protezione, diagnosi e monitoraggio
• Tribologia
o Richiami sulla meccanica del contatto. Aspetti tribologici del degrado (adesione, attrito e usura), principali tipologie di usura (adesiva e abrasiva).
o Teoria, metodi e normativa per la quantificazione dell’usura, misure preventive.
• Protezione dei materiali
o rivestimenti resistenti all’usura e alla corrosione, barriere termiche.
o Tecnologie di produzione di rivestimenti: rivestimenti galvanici, rivestimenti da fase vapore, rivestimenti termospruzzati.
• Materiali compositi
o concetti fondamentali (matrice-rinforzo-interfaccia) e classificazione; regola delle miscele, interazione rinforzo-matrice, durabilità e degrado (creep, fatica, idrolizzazione). Criteri di progettazione: compositi laminati e sandwich; tecnologie di produzione: hand layup, Filament winding, stampaggi a caldo, a freddo e in autoclave, Resin Transfer Moulding, Spray-up. Esempi di applicazione dei compositi.
• Materiali ceramici avanzati.
o correlazione tra precursori, produzione, struttura e proprietà ottenibili. Criteri di affidabilità (statistica di Weibull); tecnologie di produzione: sinterizzazione, pressatura isostatica a caldo, slip casting, tape casting, codeposizione, termal spraying. Esempi di applicazione dei ceramici per componenti refrattari e barriere termiche. Degrado, corrosione a secco.
Gestione del corso: https://moodle1.ing.uniroma3.it/
Esercitazioni: su dispense del docente e su Moodle
Slide proiettate a lezione: in pdf su Moodle
Dispense online sul sito STM, www.stm.uniroma3.it
Programma
L’insegnamento di tecnologie dei materiali per l’aeronautica rientra nell'ambito delle attività caratterizzanti del SSD ING-IND/22.Il programma dell’insegnamento è strutturato come segue:
• Cenni ai metodi di caratterizzazione dei materiali
o tecniche diffrattometriche, microscopiche e spettroscopiche. Cenni di metallografia e di prove non distruttive.
• Corrosione ad Umido
o Aspetti elettrochimici del degrado, forme di corrosione ad umido, diagrammi di Pourbaix, cinetica della corrosione, ddp e teoria dei potenziali misti – passività, corrosione in ambienti naturali e in ambienti ostili, metodi di prevenzione, protezione, diagnosi e monitoraggio
• Tribologia
o Richiami sulla meccanica del contatto. Aspetti tribologici del degrado (adesione, attrito e usura), principali tipologie di usura (adesiva e abrasiva).
o Teoria, metodi e normativa per la quantificazione dell’usura, misure preventive.
• Protezione dei materiali
o rivestimenti resistenti all’usura e alla corrosione, barriere termiche.
o Tecnologie di produzione di rivestimenti: rivestimenti galvanici, rivestimenti da fase vapore, rivestimenti termospruzzati.
• Materiali compositi
o concetti fondamentali (matrice-rinforzo-interfaccia) e classificazione; regola delle miscele, interazione rinforzo-matrice, durabilità e degrado (creep, fatica, idrolizzazione). Criteri di progettazione: compositi laminati e sandwich; tecnologie di produzione: hand layup, Filament winding, stampaggi a caldo, a freddo e in autoclave, Resin Transfer Moulding, Spray-up. Esempi di applicazione dei compositi.
• Materiali ceramici avanzati.
o correlazione tra precursori, produzione, struttura e proprietà ottenibili. Criteri di affidabilità (statistica di Weibull); tecnologie di produzione: sinterizzazione, pressatura isostatica a caldo, slip casting, tape casting, codeposizione, termal spraying. Esempi di applicazione dei ceramici per componenti refrattari e barriere termiche. Degrado, corrosione a secco.
Testi Adottati
Testo: W.D. Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali EdiSESGestione del corso: https://moodle1.ing.uniroma3.it/
Esercitazioni: su dispense del docente e su Moodle
Slide proiettate a lezione: in pdf su Moodle
Dispense online sul sito STM, www.stm.uniroma3.it
Bibliografia Di Riferimento
W.D. Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali EdiSESModalità Erogazione
Il corso si articola in circa 35 lezioni di didattica frontale in aula. Una serie di lezioni, in particolare quelle sulle tecniche di caratterizzazione, potranno essere tenute presso il laboratorio LIME, in modo da avere la possibilità di visionare le strumentazioni immediatamente subito dopo la lezione. Alcune ore del corso sono dedicate all'utilizzo diretto (con la supervisione del docente e/o di un tecnico qualificato) delle strumentazioni disponibili presso il LIME e i laboratori del gruppo di Scienza dei Materiali.Modalità Valutazione
La preparazione degli studenti viene valutata tramite una prova scritta, seguita da una prova orale. Verrà valutata anche la possibilità di un esonero da effettuarsi a metà del corso. A causa della emergenza COVID, durante il periodo dell'emergenza l'esame si svolgerà unicamente in forma di un orale esteso (sulle tematiche dell'intero programma) da tenersi in modalità telematica e in ottemperanza dell'articolo 1 del D.R. n. 703/2020 del nostro ateneo.