Obiettivi Formativi

Il corso si prefigge di: fornire le conoscenze teoriche e degli aspetti metodologico-operativi della Scienza dei Materiali; fornire le informazioni sulle proprietà e i meccanismi alla base del comportamento dei materiali e rendere lo studente in condizioni di poter affrontare semplici problemi di progettazione e di verifica basati sulle proprietà meccaniche dei materiali attraverso l’uso di metodi e tecniche aggiornate. far sviluppare la capacità di applicare le conoscenze ingegneristiche acquisite attraverso lo svolgimento di attività di progettazione/sviluppo pratico di concetti teorici, utilizzando metodi di studio, tecniche e strumenti adeguati con l’analisi di esempi pratici o applicazioni ed esercitazioni da svolgere sia individualmente che in gruppo per identificare, formulare e risolvere problemi dell’ingegneria di base. far acquisire la capacità di identificare, formulare e risolvere problemi nel campo della Scienza dei Materiali utilizzando metodi analitici, grafici e sperimentali fornendo inoltre le conoscenze di base per l’interpretazione della letteratura tecnica e l’utilizzo di dati sperimentali. Far sviluppare la capacità di elaborazione autonoma dei concetti nonché la capacità di analizzare criticamente i risultati frutto di elaborazioni analitiche o valutazioni sperimentali. Far sviluppare la capacità di svolgere ricerche bibliografiche e di discernere l'utilità delle informazioni ottenute anche per progettare e condurre esperimenti appropriati, interpretare i dati e trarre conclusioni. far sviluppare la capacità comunicativa di presentazione di concetti e risultati teorici e sperimentali ad interlocutori specialistici e non specialistici utilizzando un linguaggio tecnico appropriato. far acquisire un metodo di studio individuale adeguato a consentire l'approfondimento delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche avanzate o settoriali.

Metodi didattici

Il corso è impostato in (1) lezioni frontali in aula, svolte anche con l’ausilio di strumenti multimediali; (2) esercitazioni in aula; (3) esercitazioni in laboratorio con analisi critica dei risultati e discussione in aula. Durante la lezione frontale, gli studenti vengono coinvolti con brevi domande sugli argomenti trattati nelle lezioni precedenti e, in relazione al programma svolto, si invitano gli studenti a proporre soluzioni per affrontare i problemi discussi.

Prerequisiti

È richiesta una conoscenza dei principi fondamentali di Fisica (grandezze e unità di misura; forza, energia e lavoro; principi della meccanica e della termodinamica) Chimica (nomenclatura, atomi e legami atomici, termochimica, stati di aggregazione della materia, diagrammi di stato ad un componente).

Verifiche dell'apprendimento

L’esame finale è costituito da una prova scritta e da un colloquio orale, durante gli appelli previsti dal calendario degli esami del Dipartimento di Ingegneria. Nella prova scritta lo studente deve risolvere alcuni esercizi e/o quesiti a risposta aperta, atti a dimostrare di aver acquisito e saper utilizzare gli strumenti forniti durante il corso. Il colloquio orale consiste in una discussione sulla prova scritta e in domande che tendono ad accertare la conoscenza teorica dei contenuti del corso, l'acquisizione del rigore metodologico e la capacità di ragionare su argomenti inerenti al corso. Durante lo svolgimento del corso sono previste due prove scritte in itinere, facoltative, finalizzate all’esonero dalla prova scritta finale, che si svolgono rispettivamente a metà e a fine corso. A ciascuna prova si assegna una valutazione in trentesimi. Tutte le prove intermedie sostenute hanno validità per un anno solare a decorrere dall’inizio del corso. Gli studenti che non partecipano alle prove in itinere o che non le superano possono comunque sostenere la prova scritta durante gli appelli. Per accedere al colloquio orale occorre aver superato la prova scritta con un punteggio pari o maggiore a 15/30 oppure avere conseguito un punteggio medio pari o maggiore a 15/30 nelle due prove scritte in itinere. L’esame si intende superato se il punteggio medio tra parte scritta e parte orale è pari o superiore a 18/30.

Programma del Corso

-INTRODUZIONE ALLA SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI: I materiali e le applicazioni ingegneristiche, tipi di materiali, progettazione e selezione.  -STRUTTURA E PROPRIETÀ: Struttura atomica e legami interatomici: relazioni con le proprietà macroscopiche dei solidi. La struttura dei solidi cristallini: cristalli ideali e imperfezioni nei solidi. Analisi della struttura cristallina e tecniche sperimentali per l’identificazione di microstrutture e difetti. Diffusione nei solidi: diffusione in condizioni stazionarie e in condizioni non-stazionarie. Applicazioni industriali dei processi di diffusione.  -DIAGRAMMI DI FASE: Diagrammi di stato di sostanze pure. Sistemi a più fasi. Regola delle fasi di Gibbs. Microstruttura. Diagrammi di stato binari: Interpretazione dei diagrammi di fase. Trasformazioni di fase congruente ed incongruente. Trasformazioni eutettiche, peritettiche. Diagramma di stato Fe-C.  -PROPRIETÀ MECCANICHE: Deformazione elastica e plastica. Comportamento sforzo-deformazione. Dislocazioni e deformazione plastica; energia di dislocazione e sistemi di scorrimento; interazione tra dislocazioni; generazione di dislocazioni. Meccanismi di rafforzamento (incrudimento, rafforzamento per soluzione solida, rafforzamento da bordo grano). Recovery, ricristallizzazione e accrescimento del grano. Curve sforzo-deformazione nominale e reale. Durezza dei materiali. Esempi di progettazione dei materiali sulla base delle correlazioni tra microstruttura e proprietà meccaniche. Evoluzione della microstruttura e modificazioni delle proprietà  meccaniche nelle leghe metalliche.  -FRATTURA, FATICA, CREEP: Meccanismi di frattura. Principi di meccanica della frattura lineare elastica ed elasto-plastica. Tenacità a frattura e resistenza all’impatto. Modalità di frattura a bassa temperatura. Fatica nei materiali e loro progettazione. Scorrimento a caldo (o creep) e modalità di frattura ad alta temperatura.