Obiettivi Formativi

Il corso intende approfondire le conoscenze sulla struttura, sulle proprietà elettriche, ottiche, magnetiche e meccaniche, sulle tecniche di preparazione e di lavorazione e sulle principali applicazioni dei materiali di interesse tecnologico. L'attenzione sarà anche rivolta ai fenomeni di corrosione e all'interazione con vari tipi di radiazione

Learning Goals

The course intends to deepen knowledge about the structure, the electrical, optical, magnetic and mechanical properties, the processing techniques and the main applications of the materials of technological interest. Attention will be also turned to corrosion phenomena and interaction with various types of radiation

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula con ausili informatici

Teaching Methods

Frontal lectures and exercises in lecture-hall with informatic supports

Prerequisiti

Avere conoscenze su: - elementi di algebra e calcolo differenziale - le leggi fondamentali della fisica - la struttura e i legami degli atomi - la struttura e la geometria dei cristalli

Prerequisites

To have knowledge about: - elements of algebra and differential calculus - the fundamental laws of Physics - the structure and links of atoms - the structure and geometry of crystals

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento consiste in una prova orale sull’intero programma. Ogni studente verrà esaminato da almeno 2 componenti della Commissione e sarà tenuto a rispondere ad almeno 3 domande inerenti gli argomenti illustrati nel programma. Per il superamento dell’esame lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito al minimo una conoscenza sufficiente su ciascuno dei 3 argomenti trattati. La valutazione finale terrà conto del livello di conoscenza dei contenuti, delle capacità espositive e di ragionamento dimostrate nella discussione condotta sugli argomenti richiesti

Assessment

The learning check consists of an oral examination about the whole program. Each student will be examined at least by two members of the commission and will be asked to answer at least 3 questions relative to program subjects To be successful the student must show that he has acquired a sufficient knowledge about each discussed subjects. The final valuation will consider the subject knowledge level, the expositive abilities and the reasoning capabilities that the student will show in the discussion of the requested subjects

Programma del Corso

PROGRAMMA: Introduzione al corso e obiettivi. I materiali: definizione e loro classificazione Competizione tra i vari materiali e sviluppi futuri nel loro impiego Macrostruttura, microstruttura e struttura atomica o molecolare dei materiali Richiami sulla struttura e sui legami degli atomi Richiami sulla struttura e sulla geometria dei cristalli Difetti cristallini: difetti di punto, di linea e di superficie Proprietà caratteristiche dei solidi cristallini, loro classificazione e confronto con solidi amorfi Proprietà meccaniche, chimico-fisiche, tecnologiche e magnetiche dei materiali Metalli e leghe: - il processo di solidificazione dei metalli - soluzioni solide sostituzionali e interstiziali e loro solidificazione - metodi di lavorazione - densità volumetrica, planare e lineare di un metallo -deformazione elastica e plastica nei metalli a singolo cristallo e policristallini - incrudimento e rafforzamento per soluzione solida - il processo di ricottura nei materiali metallici deformati - proprietà di resistenza e duttilità: sforzo nominale e deformazione nominale; sforzo reale e deformazione reale; prove di trazione; prove di durezza; rottura di un metallo (duttile, fragile o mista), tenacità e prova di resilienza, meccanica della frattura e prova a fatica; creep e prova di creep - diffusione di atomi nei metalli e nelle leghe e sua applicazione industriale; effetto della temperatura - alcuni materiali metallici ( il ferro e alcune sue leghe :gli acciai) - leghe a memoria di forma : caratteristiche peculiari e loro applicazioni - diagrammi di stato di sostanze pure e di leghe binarie e ternarie Proprietà elettriche e materiali per l’elettronica: -generalità -la conduzione elettrica nei metalli secondo il modello di Drude:successi e fallimenti -la conduzione elettrica nei metalli secondo il modello di Sommerfeld: successi e fallimenti - la resistività elettrica nei metalli - cenni sulla teoria delle bande e sul modello dell’elettrone quasi libero - i semiconduttori intrinseci e drogati - tecniche di drogaggio - alcuni dispositivi a semiconduttore I materiali polimerici: - generalità, definizione e tipi di polimeri; - materie plastiche; - la polimerizzazione e la funzionalità di un monomero; - struttura dei polimeri; - metodi di polimerizzazione - polimeri allo stato solido: amorfi e semicristallini; - stereoisomeri - metodi di lavorazione per i materiali termoplastici e per i materiali termoindurenti - deformazione e irrigidimento dei materiali polimerici; - effetto della temperatura sulla resistenza meccanica delle materie plastiche - creep dei materiali polimerici - rilassamento dello sforzo in materiali polimerici: - frattura dei materiali polimerici - Alcuni materiali polimerici I materiali ceramici: - generalità, definizione e tipi di materiali ceramici (tradizionali e avanzati); - metodi di lavorazione; - proprietà elettriche, termiche e meccaniche dei materiali ceramici; - alcuni materiali ceramici e loro applicazioni - i vetri Corrosione e protezione dei materiali: - generalità , definizione e tipi di forme di corrosione nei metalli - passivazione dei metalli - corrosione nei materiali non metallici - metodi per controllare o prevenire la corrosione Proprietà ottiche di: - metalli - vetri - plastiche - semiconduttori Cenni sulla superconduttività Cenni su diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo e antiferromagnetismo Cenni su interazione dei materiali con vari tipi di radiazione: fotoni, neutroni, elettroni, protoni, ioni

Course Syllabus

PROGRAM: Introduction to the course and objectives. Materials: definition and their classification Competition between various materials and future developments in their use Macrostructure, microstructure and atomic or molecular structure of materials Recalls about atomic structure and bonds Recalls about crystal structure and geometry Crystal defects: point, line and surface defects Characteristic properties of crystalline solids, their classification and comparison with amorphous solids Mechanical, chemical-physical, technological and magnetic properties of materials Metals and alloys: - the process of solidification of metals; - substitutional and interstitial solid solutions and their solidification; - processing; - volume, plane and line density of a metal - elastic and plastic deformation in polycrystalline and single crystal metals - work-hardening and reinforcement by solid solution - the process of annealing in distorted metallic materials - resistance and ductility property: nominal stress and strain; real stress and strain; traction trials; hardness trials; break of a metal (ductile, fragile or mixed), tenaciousness and resilience test, break mechanics and effort test; creep and its test. - atom diffusion in metals and alloys and its industrial applications; temperature effect - some metallic materials: - the iron and some of its alloys (the steels) -shape memory alloys : peculiar features and their applications - state diagrams of pure substances and of binary and ternary alloys Electrical properties and materials for electronics: -generality - the electrical conduction in metals according to the Drude’s model: successes and failures - the electrical conduction in metals according to the Sommerfeld’s model: successes and failures - the electrical resistivity in metals - notes about the band theory and about the nearly free electron model - intrinsic and extrinsic semiconductors - doping techniques - some semiconductor devices Polymeric materials: - generality, definition and types; - plastics - the polymerization and the monomer functionality; - polymer structure; - polymerization methods; - solid state polymers: amorphouses and semicrystallines; - stereoisomers ; - processing of thermoplastics and thermosetting - temperature effect on the mechanical resistance of plastics - polymer creep - relaxation of the strain in polymers: - fracture of polymers - some polymeric materials Ceramic materials: - generality, definition and types (traditional and e advanced); - processing; - electrical, thermal and mechanical properties; - some ceramic materials and their applications - the glasses Corrosion and protection of materials: - generality, definition and types of corrosion in metals - passivation of metals - corrosion in non-metallic materials - methods for controlling or o preventing corrosion Optical properties of: - metals - glasses - plastics - semiconductors Outlines about superconductivity Outlines about diamagnetism, paramagnetism, ferromagnetism and antiferromagnetism Outlines about the interaction between materials and different radiation types: photons, neutrons, electrons, protons, ions