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    Luigi GRASSIA

    Insegnamento di SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    Corso di laurea in INGEGNERIA AEROSPAZIALE-MECCANICA

    SSD: ING-IND/22

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    Gli argomenti trattati nel corso riguardano le strutture cristalline, imperfezioni nei solidi, la diffusione di materia, le proprietà meccaniche, la meccanica della frattura, la fatica, i diagrammi di fase, il diagramma ferro-carbonio, idiagrammi TTT, l'equazione di Avrami, i trattamenti termici. Inoltre il corso fornisce cenni sui materiali polimerici e sui materiali compositi.

    Testi di riferimento

    W. D. Callister, Scienza e Ingegneri dei Materiali

    Obiettivi formativi

    Gli studenti al termine del corso devono conoscere le proprietà meccaniche e termiche dei materiali e come le proprietà dipendono dalla micro e macro struttura dei materiali

    Prerequisiti

    Superamento dell'esame di Chimica

    Metodologie didattiche

    4 ore di didattica frontale a settimana

    Metodi di valutazione

    esame orale

    Altre informazioni

    n.a.

    Programma del corso

    Definizioni di cella unitaria e di reticolo cristallino. Reticoli di Brevais. Strutture cristalline dei metalli BCC, FCC, HCP
    descrizione delle strutture cristalline dei materiali ceramici. Densità lineare e planare di atomi. Calcolo della densità a partire dalla strutture cristallina
    vacanze e difetti interstiziali; dislocazioni e difetti lineari
    meccanismi di diffusione; legge di Fick: bilancio di materia
    soluzione per una lastra semi-infinita; Coefficiente di diffusivi ed equazione di Arrhenius; processo di carburazione superficiale
    concetti di sforzo e deformazione; diagramma sigma-epsilon
    diagramma sigma-epsilon reale; recupero elastico durante la deformazione plastica; incrudimento
    durezza brinnel, rockweel e vickers; correlazione tra la durezza e la resistenza di un materiale
    meccanismi di deformazione plastica e dislocazioni; sistemi di scorrimento; meccanismi di indurimento
    meccanismi di rottura; stato di sforzo intorno ad una cricca e tenacità alla frattura
    curva S-N; legge del Paris; determinazione della vita a fatica; fattori che influenzano la vita a fatica
    limiti di solubilità; regola delle fasi di Gibbs; entropia di mescolamento
    diagramma binari di parziale miscibilità, di totale miscibilità e di totale immiscibilità
    descrizione del diagramma ed evoluzione della miscro-struttura di un acciaio
    diagrammi di trasformazione isoterma e in raffreddamento continuo: enucleazione e crescita. Definizioni di nucleo stabile
    applicazione dei diagrammi al diagramma di fase Fe-Fe3C: perlite, bainite e martensite.
    derivazione dell'equazione cinetica per sistemi a siti saturati e in nucleazione continua. Legane con i digrammi TTT
    ricottura; distensione; tempra; indurimento per precipitazione
    definizione e classificazione; peso molecolare; dimensione di una catena statistica
    cenni sulla viscoelasticità: modelli di Maxwell e Kelvin
    proprietà meccaniche e cenni sui processi produttivi
    definizioni e classificazioni; determinazione del modulo elastico longitudinale e trasversale
    resistenza di un materiale composito fibro-rinforzato.
    cenni sui processi produttivi

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The topics covered in the course concern the crystalline structures, imperfections in solids, the diffusion of matter, the mechanical properties, the fracture mechanics, the fatigue, the phase diagrams, the iron-carbon diagram, the TTT diagrams, the Avrami equation , the heat treatments. Furthermore, the course provides an overview of polymeric materials and composite materials.

    Textbook and course materials

    W. D. Callister, Materials Science and Engineering

    Course objectives

    Students at the end of the course should know the mechanical and thermal properties of the materials and how the properties depend on the micro and macro structure of the materials

    Prerequisites

    Passing the exam of Chimica

    Teaching methods

    4 hours of lectures per week

    Evaluation methods

    oral exam

    Other information

    n.a.

    Course Syllabus

    Definitions of unit cell and crystalline lattice. Brevais Lattices. Crystalline structures of the metals BCC, FCC, HCP
    description of the crystalline structures of ceramic materials. Linear and planar density of atoms. Calculation of density starting from crystalline structures
    crystalline defects; dislocations and linear defects
    diffusion mechanisms; Fick's law: material balance
    solution for a semi-infinite plate; Diffusion coefficient and Arrhenius equation; surface carburetion process
    concepts of strength and deformation; sigma-epsilon diagram
    real sigma-epsilon diagram; elastic recovery during plastic deformation; hardening
    brinnel, rockweel and vickers hardness; correlation between the hardness and resistance of a material
    plastic deformation mechanisms and dislocations; sliding systems; hardening mechanisms
    fracture mechanisms; stress state around a crack and fracture toughness
    S-N curve; Paris law; determination of fatigue life; factors that influence fatigue life
    solubility limits; rule of Gibbs phases; mixing entropy
    binary diagram of partial miscibility, total miscibility and total immiscibility
    description of the diagram and evolution of the micro structure of a steel
    diagrams of isothermal transformation and in continuous cooling: nucleation and growth. Definitions of stable nuclei
    application of the diagrams to the Fe-Fe3C phase diagram
    derivation of the kinetic equation for systems at saturated sites and continuous nucleation. Correlation of the Avrami eq. with TTT digrams
    annealing; distension; quenching; precipitation hardening
    definition and classification; molecular weight; dimension of a statistical chain
    notes on viscoelasticity: Maxwell and Kelvin models
    mechanical properties and notes on production processes
    definitions and classifications; determination of the longitudinal and transverse elastic modulus
    resistance of a fibro-reinforced composite material.
    notes on production processes

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