00886 - SCIENZA DEI METALLI

Conoscenze e abilità da conseguire

§ Il corso detta argomenti e concetti di base su composizione, struttura e proprietà dei metalli e dei materiali metallici per impieghi strutturali.
§ Obiettivo principale è la trasmissione di conoscenze atte a mettere gli allievi nelle condizioni di comprendere e utilizzare le correlazioni tra struttura e proprietà e le potenzialità applicative conseguenti.
§ Allo scopo, si farà uso di esempi selezionati e applicati alla definizione sia dei criteri di scelta di materiali per impieghi specifici che dei comportamenti in opera, ivi comprese le metodologie per l’analisi dei danni (‘failure analysis’).

Contenuti

Classi di materiali. Criteri di scelta.
§ Classi di materiali, componenti delle classi, caratteristiche e importanza relativa. Profili di proprietà di un materiale. Definizione e misura delle proprietà principali: fisiche; termiche; meccaniche.
§ Criteri di scelta di materiali metallici con l'uso di mappe delle proprietà. Resistenza a corrosione, ossidazione, usura.
Diagrammi di stato
§ I diagrammi di fase come riferimenti indispensabili per lo studio delle trasformazioni di fase e degli stati di equilibrio. Curve di raffreddamento. Diagrammi di sistemi a 2 componenti in funzione della solubilità reciproca. Regole di Hume-Rothery per la solubilità allo stato solido. Trasformazioni di fase invarianti. Sistemi binari isomorfi. Diagrammi con eutettici, eutettoidi, peritettici, peritettoidi. Fasi e composti intermedi. Trasformazioni ordine-disordine allo stato solido. Diagrammi a 3 e più componenti (cenni).
§ Curve energia libera-composizione. Stabilità relativa di soluzione solide e miscele di fasi. Effetti delle interazioni tra gli atomi sulla solubilità allo stato solido e sugli stati di equilibrio termodinamico in sistemi metallici a 2 componenti. Tipologia e composizione delle fasi intermedie. Morfologia e dimensioni di cristalli e particelle delle fasi componenti.
Struttura dei metalli. Stato difettivo
§ Struttura dei metalli. Tipi più comuni di reticoli. Densità atomica di piani e direzioni cristallografiche. Difetti reticolari di punto. Vacanze reticolari e diffusione allo stato solido. Difetti di linea del tipo dislocazione (richiami). Dislocazioni e resistenza alla deformazione. Difetti di superficie. Difetti di volume. Ruolo della temperatura. Riassetti strutturali mediante trattamenti termici. Poligonizzazione e ricristallizzazione di metalli deformati. Dimensione dei grani.
Correlazioni tra struttura e proprietà
§ Correlazioni tra struttura, proprietà e comportamento in opera. Esempi di scelta di materiali metallici resistenti a corrosione e all'ossidazione. Materiali resistenti a sollecitazioni meccaniche. Leghe per impieghi alle alte temperature.

Testi/Bibliografia

§ Dispense preparate a cura del docente, fornite gratuitamente.
§ Testi e programmi consigliati in quanto adatti ad approfondimenti su argomenti specifici, e facilmente accessibili:
-  D.R. Askeland, P.P. Phulè, The Science and Engineering of Materials, 4th Ed., Brooks/Cole Publ., 2002
-  M.F. Ashby, Materials Selection in Mechanical Design, Butterworths-Heinemann, Oxford, 1999, Chapter 3 e Appendix C  (disponibili versioni in italiano, traduz. G.Palombarini).
- R.E. Reed-Hill, Physical Metallurgy Principles, 2nd Ed., Van Nostrand Co, 1973.
- A.H. Cottrell, Le moderne teorie della Scienza dei metalli, Patron, Bologna, 1968.
§ Programmi didattici su PC disponibili e trasferibili agli allievi, e siti WEB interessanti:
- MATTER, Material Science on CD-ROM, Materials Reaching Educational Resources, University of Liverpool, 1997.
- http://www.matter.org.uk/default.htm

Metodi didattici

§ Lezioni ed esercitazioni in aula, con svolgimento secondo l’orario ufficiale.
§ Assistenza individuale a richiesta, su argomenti e punti specifici del programma, a supporto sia della partecipazione attiva degli allievi alle lezioni, che soprattutto della preparazione alla verifica finale.
§ Assistenza individuale a richiesta per l’accesso e l’uso dei testi e dei programmi consigliati, con particolare riguardo a quelli in lingua inglese.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

§ Approccio interattivo nello svolgimento della didattica frontale e delle esercitazioni in aula.
§ Prova orale per la verifica finale della preparazione.

Strumenti a supporto della didattica

§ Disponibilità di dispense che trattano in modo organico e completo gli argomenti del programma, con indicazioni puntuali dei testi e dei relativi capitoli da consultare per gli approfondimenti.
§ Lavagna tradizionale, lavagna luminosa e trasparenze, videoproiettore e personal computer.
§ Uso di software didattico personale e commerciale.
§ Indicazione di siti web contenenti materiale illustrativo e didattico complementare.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giuseppe Palombarini