ACQUISIRE FAMILIARITÀ CON I DIVERSI LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE STRUTTURALE (ATOMICO, CRISTALLINO, NANOMETRICO, MICROSOPICO, MESOSCOPICO) E CON LE DEVIAZIONI DALLA PERFEZIONE STRUTTURALE (DIFETTI STRUTTURALI) CHE COESISTONO NEI MATERIALI. COMPRENDERE GLI EFFETTI DELLA NANOSTRUTTURA E DELLA MICROSTRUTTURA SULLE PROPRIETÀ MECCANICHE E SULLE PRESTAZIONI MECCANICHE DEI MATERIALI. COMPRENDERE LE BASI SCIENTIFICHE PER LO SVILUPPO DELLA NANOSTRUTTURA E DELLA MICROSTRUTTURA NEI MATERIALI. COMPRENDERE LE CORRELAZIONI NANOSTRUTTURA-MICROSTRUTTURA-PROCESSO-PROPRIETÀ-PRESTAZIONI NEI MATERIALI.
scheda docente materiale didattico
- Richiami storici, evoluzione dei materiali, uno sguardo al loro interno e un cenno alle trasformazioni
- Proprietà e prestazioni dei componenti
Proprietà di base e comportamento elastico
- Proprietà intrinseche
- Proprietà estrinseche
- Sistemi di sollecitazione meccanica: corpo rigido, corpo deformabile, meccanica del continuo; elasticità lineare, legge di Hooke, comportamento elastico del solido isotropo
Composizione e struttura della materia a diverse scale dimensionali
- Composizione: molecola, legame chimico, curve di Condon-Morse; materiali ionici, materiali molecolari
- Origine termodinamica dell’elasticità
- Strutture: amorfe e cristalline, reticoli di Bravais e indici di Miller
- Difetti nei solidi cristallini: reticolari di punto, di linea e di superficie
Comportamento meccanico dei materiali
- Influenza di T e t sul comportamento meccanico in funzione della natura del materiale
- Sollecitazioni statiche a trazione a bassa T: curva sforzo-deformazione (campo elastico, campo plastico, punti critici)
- Proprietà meccaniche: duttilità, durezza, fragilità, resilienza e tenacità (tecniche di misura delle proprietà)
- Meccanica della frattura: teoria energetica di Griffith, fattore di intensificazione degli sforzi, tenacità a frattura
- Sollecitazioni dinamiche: fatica, curva di Wohler, legge di Paris-Erdogan
Sistemi mono e plurifasici
- Termodinamica dei sistemi: Termodinamica degli stati condensati, concetti di base, primo principio, secondo principio, condizioni di equilibrio, stati di non equilibrio, I e II principio insieme, funzioni di stato caratteristiche
- solubilità allo stato solido: curve di raffreddamento di sistemi ad un componente, stato di aggregazione, regole di Hume-Rothery, soluzioni solide, fase
- dipendenza della solubilità da composizione, temperatura e pressione: regola di Gibbs e della leva, energia di Gibbs, curve di Gibbs, equilibri delle fasi nei sistemi binari
- trasformazioni di fase allo stato solido: meccanismi di diffusione, energia di attivazione e leggi di Fick
- cinetiche di solidificazione e microstrutture: nucleazione e accrescimento, principali trasformazioni termodinamiche, microstrutture
Introduzione alle principali classi di materiali metallici
- Leghe a base ferro: classificazione acciai e ghise, principali diagrammi di fase, classificazione trattamenti termici specifici; acciai speciali, inossidabili e applicazioni.
- Leghe di Titanio: proprietà, processi – applicazioni
- Leghe di alluminio: proprietà, processi – applicazioni
Introduzione alle principali classi di materiali non metallici
- Polimeri e compositi a matrice polimerica: proprietà, processi, applicazioni
- Ceramici: proprietà, processi, cenni alla statistica di Weibull – applicazioni
Richiami, complementi, approfondimenti ed esercitazioni numeriche previste per ogni argomento.
Esercitazioni: su dispense del docente e su Moodle
Slide proiettate a lezione: in pdf su Moodle
Dispense online sul sito STM
Gestione del corso: http://moodle.ing.uniroma3.it/
Programma
Introduzione al mondo dei materiali- Richiami storici, evoluzione dei materiali, uno sguardo al loro interno e un cenno alle trasformazioni
- Proprietà e prestazioni dei componenti
Proprietà di base e comportamento elastico
- Proprietà intrinseche
- Proprietà estrinseche
- Sistemi di sollecitazione meccanica: corpo rigido, corpo deformabile, meccanica del continuo; elasticità lineare, legge di Hooke, comportamento elastico del solido isotropo
Composizione e struttura della materia a diverse scale dimensionali
- Composizione: molecola, legame chimico, curve di Condon-Morse; materiali ionici, materiali molecolari
- Origine termodinamica dell’elasticità
- Strutture: amorfe e cristalline, reticoli di Bravais e indici di Miller
- Difetti nei solidi cristallini: reticolari di punto, di linea e di superficie
Comportamento meccanico dei materiali
- Influenza di T e t sul comportamento meccanico in funzione della natura del materiale
- Sollecitazioni statiche a trazione a bassa T: curva sforzo-deformazione (campo elastico, campo plastico, punti critici)
- Proprietà meccaniche: duttilità, durezza, fragilità, resilienza e tenacità (tecniche di misura delle proprietà)
- Meccanica della frattura: teoria energetica di Griffith, fattore di intensificazione degli sforzi, tenacità a frattura
- Sollecitazioni dinamiche: fatica, curva di Wohler, legge di Paris-Erdogan
Sistemi mono e plurifasici
- Termodinamica dei sistemi: Termodinamica degli stati condensati, concetti di base, primo principio, secondo principio, condizioni di equilibrio, stati di non equilibrio, I e II principio insieme, funzioni di stato caratteristiche
- solubilità allo stato solido: curve di raffreddamento di sistemi ad un componente, stato di aggregazione, regole di Hume-Rothery, soluzioni solide, fase
- dipendenza della solubilità da composizione, temperatura e pressione: regola di Gibbs e della leva, energia di Gibbs, curve di Gibbs, equilibri delle fasi nei sistemi binari
- trasformazioni di fase allo stato solido: meccanismi di diffusione, energia di attivazione e leggi di Fick
- cinetiche di solidificazione e microstrutture: nucleazione e accrescimento, principali trasformazioni termodinamiche, microstrutture
Introduzione alle principali classi di materiali metallici
- Leghe a base ferro: classificazione acciai e ghise, principali diagrammi di fase, classificazione trattamenti termici specifici; acciai speciali, inossidabili e applicazioni.
- Leghe di Titanio: proprietà, processi – applicazioni
- Leghe di alluminio: proprietà, processi – applicazioni
Introduzione alle principali classi di materiali non metallici
- Polimeri e compositi a matrice polimerica: proprietà, processi, applicazioni
- Ceramici: proprietà, processi, cenni alla statistica di Weibull – applicazioni
Richiami, complementi, approfondimenti ed esercitazioni numeriche previste per ogni argomento.
Testi Adottati
W.D. Callister, Scienza e Ingegneria dei MaterialiEsercitazioni: su dispense del docente e su Moodle
Slide proiettate a lezione: in pdf su Moodle
Dispense online sul sito STM
Gestione del corso: http://moodle.ing.uniroma3.it/
Bibliografia Di Riferimento
I riferimenti sono contenuti nelle slide presentate a lezione.Modalità Erogazione
lezioni di due ore, esercitazioni e sessioni di domande in aula, seminari e visite ai laboratori.Modalità Frequenza
La frequenza è caldamente consigliata.Modalità Valutazione
L'esame consta di una parte scritta da sostenere mediante piattaforma di moodle e di una prova orale. Durante i periodi di emergenza Covid-19, lo scritto avverrà con controllo online e l'orale in videoconferenza.