Classificazione dei materiali. Legami atomici e molecolari. Microstruttura e macrostruttura.
Proprietà meccaniche dei materiali.
Materiali metallici: caratteristiche e tecnologie di lavorazione. Acciai. Trattamenti termici. Ghise. Leghe di alluminio, titanio e rame.
Materiali polimerici: classificazione, caratteristiche e tecnologie di lavorazione.
Materiali ceramici: classificazione, caratteristiche e tecnologie di lavorazione.
Testi consigliati:
W. D. Callister, D. G. Rethwisch, “Scienza e Ingegneria dei Materiali”, 4a ed., ed. EdiSES
W. F. Smith, J. Ashemi, “Scienza e Tecnologia dei Materiali”, 4a ed., ed. McGraw-Hill
D. R. Askeland, P. P. Fulay, W. J. Wright, “Scienza e tecnologia dei materiali”, ed. CittàStudi
L. Bertolini, M. Gastaldi, “Introduzione ai materiali per l'architettura”, ed. CittàStudi
A. Cigada et al., “Materiali per il Design”, 2a ed., ed. C.E.A.
Testi di approfondimento su argomenti specifici:
M. Ashby, H. Schercliff, D. Cebon, “Materiali. Dalla Scienza alla progettazione”, ed. C.E.A.
S. Barella, A. Gruttadauria, “Metallurgia e materiali non metallici”, Soc. Ed. Esculapio
AIMAT (a cura di), “Manuale dei materiali per l’Ingegneria”, ed. McGraw-Hill
J. F. Shackelford, “Scienza e ingegneria dei materiali”, ed. Prentice Hall
A. Cigada, T. Pastore, “Struttura e proprietà dei materiali metallici”, ed. McGraw-Hill
S. A. Salvi, “Plastica, tecnologia, design”, Ed. Hoepli
H. Saechtling, “Manuale delle Materie Plastiche”, ed. Tecniche Nuove
M. Ashby, K. Johnson, “Materiali e Design”, 2 ed., ed. C.E.A.
M. F. Ashby, “La scelta dei materiali nella progettazione industriale”, ed. C.E.A.
R. Thompson, “Il manuale per il design dei prodotti industriali”, ed. Zanichelli
Obiettivi Formativi
Il corso si propone di illustrare le proprietà fisico-chimiche e meccaniche delle principali classi di materiali e le più importanti tecnologie per la produzione di manufatti impiegate nell’industria. Il corso fornirà agli studenti la capacità di selezionare i materiali e le tecnologie di produzione più idonei alla fabbricazione di un prodotto e di valutare la validità delle possibili alternative in funzione dei requisiti richiesti e dei costi.
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica, fisica e matematica.
Metodi Didattici
Lezioni ex-cathedra
Altre Informazioni
I lucidi delle lezioni e altro materiale didattico verranno messi sulla pagina del Corso sul sito e-l.unifi.it
Modalità di verifica apprendimento
Prova scritta (tempo concesso: 1 h 30 min) consistente in 10 domande aperte, che prevedono una sintetica relazione, relative al programma svolto durante il corso.
In particolare, lo studente dovrà dimostrare di conoscere:
- le proprietà meccaniche dei materiali e le modalità di prova necessarie per quantificare tali proprietà;
- le diverse tipologie dei materiali (metalli, polimeri e ceramici) e le loro caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche, anche in relazione alla diversa composizione chimica e microstruttura;
- le tecnologie di lavorazione utilizzate per le diverse tipologie di materiali, che consentono di produrre oggetti a bassa o ad alta complessità di forma;
- le caratteristiche delle leghe metalliche più utilizzate, anche in funzione della composizione chimica e di trattamenti termici o meccanici.
Per sostenere l'esame è richiesta l’iscrizione on-line sul sito web della didattica abilitato alla verbalizzazione elettronica.
Programma del corso
Introduzione alla Scienza dei Materiali. Classificazione dei materiali.
Legami atomici e molecolari. Celle elementari e reticoli cristallini. Difetti cristallini. Soluzioni solide e composti. Solidificazione dei materiali. Diffusione atomica nei solidi. Metodi di analisi della microstruttura.
Comportamento meccanico dei materiali. Meccanismi di deformazione elastica e plastica. Duttilità, durezza, tenacità e resilienza. Rottura fragile e rottura duttile; rottura a fatica e creep.
Materiali metallici. Deformazione plastica dei materiali metallici: meccanismi. Incrudimento, ricupero e ricristallizzazione. Meccanismi di rafforzamento. Lavorazioni e proprietà meccaniche dei materiali metallici. Acciai al carbonio. Trattamenti termici. Acciai legati. Acciai inossidabili. Ghise. Leghe di alluminio. Leghe di titanio. Leghe di rame. Elementi di corrosione e protezione dei materiali metallici.
Materiali polimerici. Classificazione e caratteristiche. Struttura e proprietà. Temperatura di transizione vetrosa. Polimeri termoplastici e termoindurenti. Elastomeri. Proprietà meccaniche. Viscoelasticità. Tecnologie di fabbricazione.
Materiali ceramici. Classificazione e caratteristiche. Proprietà meccaniche dei materiali ceramici. Tecnologie di fabbricazione. Processo di sinterizzazione. Materiali ceramici tradizionali. Ceramici avanzati. Vetri.