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Carla Martini

Professoressa associata

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/21 METALLURGIA

Temi di ricerca

Parole chiave: tribologia attrito usura rivestimenti trattamenti superficiali conservazione dei metalli archeometallurgia

L'attività di ricerca si concentra principalmente su:

  • modificazione superficiali di materiali metallici con tecniche innovative: caratterizzazione microstrutturale, studio del comportamento tribologico (attrito ed usura) e della resistenza a corrosione;
  • studio di materiali metallici di interesse storico-artistico (caratterizzazione microstrutturale, studio delle antiche tecnologie metallurgiche, valutazione dello stato di conservazione e identificazione dei fattori di corrosione e degrado)



Linea 1: modificazioni superficiali di materiali metallici

Questa attività di ricerca è rivolta allo studio di materiali metallici sottoposti a trattamenti superficiali in funzione anti-usura/ anti-attrito. Lo studio consiste in: (i) caratterizzazione dei materiali modificati mediante tecniche di microscopia (OM, SEM+EDS, AFM) e analisi di composizione di fase (XRD); (ii) valutazione delle proprietà meccaniche mediante prove di indentazione e di scratch; (iii) studio del comportamento tribologico mediante prove di strisciamento e di usura microabrasiva. I risultati ottenuti vengono utilizzati principalmente per ottimizzare le condizioni di modificazione superficiale e valutare il comportamento in esercizio delle superfici trattate. Vengono prese in considerazione tecniche di modificazione superficiale quali la deposizione PVD (Physical Vapour Deposition) e CVD (Chemical Vapour Deposition), la conversione mediante ossidazione elettrolitica al plasma (PEO), la deposizione chimica autocatalitica (ACD) o galvanica. Fra i materiali sottoposti a modificazione superficiale, oltre agli acciai e ai cermet per utensili da taglio, particolare attenzione è stata dedicata di recente alle leghe leggere (leghe di Al e di Ti).

Principali attività svolte:

  • Ottimizzazione di riporti superficiali PVD con funzione antiusura per utensili da taglio e per componenti automobilistici (contratti di collaborazione industriale).
  • Progetto “Improvement of tribological characteristics of injection moulds in the polymer sector using plasma nitriding and PVD coatings” nell'ambito del programma europeo COST 516 (Tribology).
  • Progetto “Corrosion studies on sol-gel derived coatings” nell'ambito del programma internazionale British Council 2000, in collaborazione con il Department of Materials Science & Metallurgy (Prof. I.M. Hutchings) dell'Università di Cambridge, UK.

Attività in corso:

  • Studio microstrutturale e tribologico di rivestimenti per la modificazione superficiale di leghe di Al e di Ti mediante tecnologie PEO (Plasma Electrolytic Oxidation), in collaborazione con il Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge (UK) e Keronite International Ltd., Cambridge (UK).
  • Studio microstrutturale e tribologico di rivestimenti per utensili da taglio in metallo duro da impiegare per la fresatura di leghe AlSi (contratto di collaborazione industriale).

Linea 2: studio di materiali metallici di interesse storico-artistico

Artefatti e componenti strutturali metallici vengono studiati relativamente alla storia passata (identificazione del materiale e delle tecnologie di produzione), presente (stato attuale di degrado) e futura (strategie di conservazione). L'utilizzo di tecniche innovative di caratterizzazione compositiva/microstrutturale/elettro-chimica permette infatti la ricostruzione della storia dell'oggetto, la valutazione della sua autenticità e l'individuazione di criteri guida per gli interventi conservativi.

In particolare, per questi scopi vengono impiegate tecniche di indagine micro- e non-distruttive quali la microscopia elettronica a scansione a pressione variabile (VP-SEM), con sistema integrato di analisi che comprende sia la sonda EDS per la microanalisi elementale localizzata che la sonda micro-Raman per l'identificazione strutturale delle fasi presenti. Per quanto riguarda la microscopia, si va dai metodi ottici alla microscopia a forza atomica (AFM). La profilometria sia ottica che a stilo viene impiegata per lo studio della topografia delle superfici, mentre per l'identificazione delle fasi su scala macroscopica si fa ricorso alla diffrazione di raggi X (XRD). Tecniche come la potenziometria e la spettroscopia di impedenza (EIS) sono inoltre impiegate per studiare il comportamento dei materiali dal punto di vista elettrochimico. Parallelamente allo studio di artefatti e componenti metallici (casi reali), si sviluppa lo studio dei fenomeni di degrado mediante prove di invecchiamento accelerato in diverse condizioni di esposizione atmosferica.

Principali attività svolte:

  • Progetto Finalizzato CNR "Beni Culturali" (sottoprogetto 2.2.2) (1997-2000), “Caratterizzazione analitico-strutturale di manufatti metallici di interesse archeologico e storico artistico, conservati in ambiente confinato e non, e valutazione delle relative metodologie conservazione”.
  • Progetto Giovani Ricercatori dell'Università di Bologna (A.A. 2000/2001) “Metodi d'analisi di immagine applicati allo studio di materiali metallici di interesse storico-artistico” (responsabile scientifico: Dr. C.Martini)
  • Progetto europeo di ricerca COLLAPSE (Corrosion Of Lead and Lead-tin Alloys for organ PipeS in Europe) su problematiche di corrosione negli organi a canne, finanziato dalla Commissione Europea (5th FP, contratto n.EVK4-CT-2002-00088 1/01/2003-30/06/2006); Responsabile scientifico e partner Manager dell'U.O.italiana: Dr. C.Martini)

Attività in corso:

  • Studio microstrutturale di reperti archeologici dall'area di Khor-Rhori (Sumhuram), Oman (in collaborazione con l'Università di Pisa (Prof. A.Avanzini) e l'Università di Ferrara (Prof. G.L.Garagnani);
  • Studio delle stratificazioni di intervento sull'organo Traeri 1673 dell'Accademia Filarmonica di Bologna (in collaborazione con la ditta Marco Fratti s.a.s. e l'Accademia Filarmonica di Bologna; contratto finanziato dalla Fondazione del Monte di Bologna – responsabile scientifico: Dr. C.Martini);
  • Studio della corrosione atmosferica di leghe di rame quaternarie (in collaborazione con il Dip. di Chimica Industriale e dei Materiali (Prof. L.Morselli) e con il Dip. di Chimica Fisica e Inorganica (Prof. G.Di Lonardo) dell'Università di Bologna, oltre che con il Dr L. Robbiola dell'Université de Toulouse (CNRS - UMR 5608 TRACES).