B1769 - SCIENZA DEI MATERIALI 1

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce le varie classi di materiali e le proprietà che li caratterizzano (meccaniche, chimiche, elettriche, ottiche e magnetiche). Ha compreso come tali proprietà siano determinate dalla composizione, tipo di legame, struttura molecolare e/o cristallina del materiale e come possano essere manipolate attraverso trattamenti meccanici, termici e chimici, difetti ed impurezze. Conosce e sa classificare i principali reticoli cristallini ed interpretare i diagrammi di fase. Usa diverse piattaforme software per visualizzare la struttura atomistica dei materiali e monitorare i cambiamenti in essa indotti da sollecitazioni meccaniche e temperatura.

Contenuti

Teoria

Introduzione: classificazione dei materiali, processi e proprieta’ dei materiali.

Legami interatomici: richiami ai differenti tipi di legami, energia di legame e distanza di equilibrio, energia di coesione

Struttura dei solidi cristallini: strutture cristalline, polimorfismo e allotropia; sistemi cristallini, direzioni e piani cristallini; materiali cristallini e non cristallini, diffrazione a raggi X; cristalli bidimensionali.

Struttura dei solidi cristallini: difetti puntuali, lineari e planari. Energia di superficie, rilassamento e ricostruzione. Cenni alle diverse tecniche microscopiche.

Diffusione: processi e meccanismi di diffusione nei solidi, energia di attivazione, prima legge di Flick e coefficiente di diffusione, seconda legge di Flick. 

Proprieta’ meccaniche: diagrammi sforzo e deformazione e loro lettura, deformazione elastica e plastica; proprieta’ meccaniche dei ceramici; sistemi di scorrimento, dislocazioni e metodi per aumentare la resistenza dei metalli; la frattura. 

Diagrammi di fase e nucleazione: sistemi binari isomorfi; sistemi binari eutettici;trasformazioni di fase e nucleazione.

Introduzione alle proprieta’ termiche ed elettriche dei materiali

Laboratorio computazionale

Costruzione e visualizzazione di modelli atomistici per solidi, superfici ed interfacce. 

Equazione di stato e transizioni di fase strutturale indotte dalla pressione.

Calcolo dell'energia di superficie, effetto di rilassamento e ricostruzione.

Testi/Bibliografia

Scienza e ingegneria dei materiali, William D. jr. Callister, David G. Rethwisch, EDISES

Materials Science and Engineering: An Introduction, 10th Edition, William D. Callister Jr., David G. Rethwisch, Wiley & Sons

Physical Foundations of Materials Science, Günter Gottstein, Springer Berlin, Heidelberg

Principle of surface physics, Friedhelm Bechstedt, Springer Berlin, Heidelberg

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula con slides e/o lavagna (tradizionale o elettronica). Ogni argomento trattato sarà accompagnato da esercizi, che verranno assegnati per casa e successivamente corretti in aula. Esercitazioni al PC per il laboratorio computazionale. 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta e una prova orale durante la quale verrà anche discussa la relazione sul laboratorio computazionale. La prova scritta si comporrà di esercizi simili a quelli svolti in aula.  

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile ( https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento. 

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna (tradizionale o elettronica), videoproiettore, PC.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Margherita Marsili