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
- Superleghe: 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, Jr. e D.G. Rethwisch
- Scienza e Ingegneria dei Materiali
Editore: Wiley

Vincenzo Casciaro e Carlo Mapelli
- Scienza e Tecnologia dei Materiali Metallici
Editore: CittàStudi Edizioni

Lucio Vergani, Maurizio Carboni
- Esercizi di Scienza e Tecnologia dei Materiali
Editore: Esculapio

Slide proiettate a lezione: in pdf su Moodle
Dispense online sul sito Teams del gruppo

Bibliografia Di Riferimento

Materiali Metallici Porter D.A., Easterling K.E., Sherif M.Y., Phase Transformations in Metals and Alloys, 4th ed., CRC Press, 2022. ISBN: 9780367430344. Reed-Hill R.E., Abbaschian R., Physical Metallurgy Principles, 3rd ed., PWS-Kent Publishing, 1992. ISBN: 9780534948598. Campbell F.C., Elements of Metallurgy and Engineering Alloys, ASM International, 2008. ISBN: 9781615030583. Herzog D., Seyda V., Wycisk E., Emmelmann C., “Additive manufacturing of metals,” Acta Materialia, vol. 117, 2016, pp. 371–392. DOI: 10.1016/j.actamat.2016.07.019 ASM International, ASM Handbook Volume 1: Properties and Selection—Irons, Steels, and High-Performance Alloys, ASM International, 1990. ISBN: 9780871703781. Materiali Ceramici Richerson D.W., Lee W.E., Modern Ceramic Engineering: Properties, Processing, and Use in Design, 4th ed., CRC Press, 2018. ISBN: 9781498716918. Munz D., Fett T., Ceramics: Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection, Springer, 1999. ISBN: 9783642635809. Barsoum M.W., Fundamentals of Ceramics, 2nd ed., CRC Press, 2016. ISBN: 9781498708135. Somiya S. (ed.), Handbook of Advanced Ceramics: Materials, Applications, Processing, and Properties, 2nd ed., Academic Press, 2013. ISBN: 9780123854698.5 Polimeri Brückner S., Allegra G., Pegoraro M. et al., Scienza e tecnologia dei materiali polimerici, 4ª ed., EdiSES, 2023. ISBN: 9788836231461. Young R.J., Lovell P.A., Introduction to Polymers, 3rd ed., CRC Press, 2011. ISBN: 9780849339295. Odian G., Principles of Polymerization, 4th ed., Wiley-Interscience, 2004. ISBN: 9780471274001. Brandrup J., Immergut E.H., Grulke E.A. (eds.), Polymer Handbook, 4th ed., Wiley-Interscience, 1999. ISBN: 9780471166283. Materiali Compositi Chawla K.K., Composite Materials: Science and Engineering, 3rd ed., Springer, 2013. ISBN: 9780387743646. Daniel I.M., Ishai O., Engineering Mechanics of Composite Materials, 2nd ed., Oxford University Press, 2006. ISBN: 9780195150971. Harris B., Engineering Composite Materials, 2nd ed., The Institute of Materials, 1999. ISBN: 9781861250322. ASM International, ASM Handbook Volume 21: Composites, ASM International, 2001. ISBN: 9780871707031.

Modalità Frequenza

La frequenza al corso è facoltativa, ma fortemente consigliata per garantire una comprensione completa degli argomenti trattati e per sfruttare appieno le opportunità offerte dalle esercitazioni pratiche, dalle sessioni di domande in aula, dai seminari e dalle visite ai laboratori. Le lezioni e le attività pratiche si svolgono in presenza, con il supporto di materiale didattico fornito tramite la piattaforma Moodle per integrare l’apprendimento.

Modalità Valutazione

SCRITTO (quiz unico 10 domande): 1. domanda aperta, 9. domande a risposta chiusa. Il sostenimento del quiz è obbligatorio per accedere all'orale e si viene ammessi all'orale solo avendo risposto almeno a 6 domande a risposta chiusa, totalizzando un minimo di 12 punti. L'accesso al quiz avverrà tramite una pw comunicata agli studenti poco prima dell'avvio della prova, con accesso consentito all'utente solo all'orario pubblicato per l'avvio del quiz; non prima, né dopo. Domanda #1: a questa domanda va risposto per iscritto in un foglio protocollo a quadretti. Per sostenere questa domanda è necessario dotarsi di matita, gomma da cancellare, penna nera, penna rossa (opzionale), squadra, righello, matita e gomma, calcolatrice e tavola periodica degli elementi e un foglio protocollo su cui scrivere la domanda aperta, da SCRIVERE CON GRAFIA LEGGIBILE (testo incomprensibile non verrà considerato nella correzione). Attenzione! La risposta scritta alla domanda #1 vale fino a 3 punti; sarà corretta successivamente e sarà oggetto di interrogazione durante l'orale. Tuttavia, il mancato completamento (risposta assente) o l'esito insufficiente della correzione comprometteranno l'accesso al successivo orale, qualsiasi sia la votazione ottenuta allo scritto. ORALE (successivo allo scritto): Per coloro che hanno preso più di 18 punti nelle domande da #2 a #10, sarà possibile accettare il voto dopo la discussione della risposta data alla domanda #1, senza necessariamente ricevere altre due domande. Chi ha preso da 12 a 17 punti, riceverà una interrogazione regolare basata su tre domande, una delle quali è il commento alla risposta della domanda #1, una collegata con quelle sbagliate dalla #2 alla #10 e una terza libera sull'intero programma (se necessaria per raggiungere il 18 o richiesta dallo studente per aumentare il voto finale).