TECNOLOGIA DEI MATERIALI E CHIMICA APPLICATA

Il corso ha la finalità di fornire le principali conoscenze sui materiali d’interesse per l’ingegneria civile, correlandone le caratteristiche applicative a composizione, struttura, tecnologie di produzione e lavorazione.

L'insegnamento verrà svolto attraverso lezioni frontali e prove in itinere

Conoscenze di base sulla natura dei legami chimici, sulla struttura dei solidi cristallini e amorfi, sulla termodinamica delle transizioni di stato e sui processi elettrochimici acquisiti con il corso di Chimica

Lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni del corso, cfr. Punto 3.3 del Regolamento Didattico del CL in Ingegneria Civile e Ambientale

1. INTRODUZIONE AI MATERIALI. I materiali di interesse ingegneristico e le loro proprietà. Il prezzo e la disponibilità dei materiali. 2. STRUTTURA E PROPRIETÀ - PROPRIETÀ MECCANICHE Sforzo e deformazione. Prove di trazione. I moduli elastici. Elasticità lineare e non lineare. Basi fisiche del modulo. Forze interatomiche. Rigidità del legame. Impacchettamento degli atomi nei solidi. Determinazione del modulo di Young. Prove di durezza. Dislocazioni e snervamento. Proprietà delle dislocazioni. Meccanismi e metodi di rafforzamento e plasticità dei materiali policristallini. Frattura improvvisa e tenacità. Micromeccanismo della frattura improvvisa. Probabilità di fallimento e modulo di Weibul. Frattura per fatica. Meccanismo della fatica. Creep e frattura da creep. Meccanismo del creep e materiali resistenti al creep. 3. METALLI. Struttura dei metalli. Costituzione all'equilibrio e diagrammi di fase. Cambiamenti di fase allo stato solido. La trasformazione diffusiva c.f.c.-c.c.c. del ferro. I diagrammi TTT. La trasformazione invariante c.f.c.-c.c.c del ferro. La formazione della martensite. Le leghe leggere. Rafforzamento per solubilizzazione. Rafforzamento per precipitazione (invecchiamento). Acciai al carbonio. Microstrutture prodotte dal raffreddamento e loro proprietà meccaniche. Temprabilità. Acciai legati. Ghise. Acciai inossidabili. 4. POLIMERI E COMPOSITI. Termoplastomeri. Resine o termoindurenti. Elastomeri. La struttura dei polimeri. Peso molecolare e grado di polimerizzazione. Temperatura di transizione vetrosa. Comportamento meccanico dei polimeri. Diagrammi del modulo. Fenomeni che limitano la resistenza dei materiali polimerici. Materiali compositi. Compositi particellari. Cenni sulle proprietà meccaniche dei compositi a matrice polimerica con fibre di rinforzo lunghe o corte. 5. CORROSIONE. Corrosione secca e suoi meccanismi. Corrosione umida. Termodinamica dei processi di corrosione. Forme di corrosione. Meccanismi della corrosione umida. Corrosione per contatto, per vaiolatura, interstiziale, intergranulare, sotto sforzo, per fatica. Metodi di protezione. 6. LEGANTI. Gesso. Calci aeree. Malte. Calci idrauliche. Cemento portland. Prove sul cemento. Presa ed indurimento del cemento portland. Cementi speciali. I costituenti del calcestruzzo. Proprietà del calcestruzzo fresco. Proprietà del calcestruzzo indurito. Durabilità del calcestruzzo.

1. W. D. Callister Jr., “Scienza e Ingegneria dei Materiali una introduzione” - Edises

2. W. F. Smith, “Scienza e Tecnologia dei Materiali” - McGraw - Hill

3 . D. R. Askeland, P. P. Fulay, W. J. Wright, Scienza e tecnologia dei materiali – Città Studi Ed.

4. L. Bertolini, Materiali da costruzione – Città Studi Ed. Vol. 1 e 2

5. G.Bianchi, F. Mazza, Corrosione e protezione dei metalli – Collana tecnica AIM

6. Appunti delle Lezioni

Nel corso del periodo di lezione si procederà al la verifica dell'apprendimento mediante due prove in itinere scritte. La prima, che riguarderà le proprietà meccaniche dei materiali, si terrà nella settimana di pausa didattica a fine novembre; la seconda, su argomenti relativi a metalli, polimeri e compositi, si terrà nel corso della prima lezione utile al rientro dalle vacanze natalizie. Il superamento delle prove farà sì che la prova finale (orale), da superare entro un anno solare dalla data di superamento della prima prova, verta solo sugli argomenti non trattati nelle prove in itinere

Durante l’anno sono fissati sette appelli d’esame (ordinari) più quattro appelli riservati agli studenti fuori corso.

Nei periodi consentiti dal calendario accademico è inoltre possibile, contattando il docente via e-mail o per via telefonica, concordare ulteriori colloqui di esame (con cadenza settimanale)

La prova finale (orale) verterà su tutto il programma per chi non avvesse superato alcuna prova in itinere o sulla porzioni di programma non acquisite con le prove in itinere. Allorquando si contatta il docente per concordare la data del colloquio, si può comunicare la propria volontà di suddividere la prova finale in più colloqui e concordarne i contenuti. In ogni caso la prova finale deve essere superata entro un anno solare dal superamento del primo colloquio.

Modalità di iscrizione ad un appello d’esame: Prenotazione sul portale d'ateneo

La prova d'esame consiste nell'esposizione orale di argomenti affrontati durante il corso

La valutazione dell'esame è basata sui seguenti criteri: livello di conoscenza degli argomenti richiesti, capacità espressiva e proprietà di linguaggio, capacità di applicare le conoscenze a semplici casi studio, capacità di collegamento dei diversi temi del programma di insegnamento.

L'impacchettamento degli Atomi nei Solidi

Frattura Fragile e Tenacita'

Le Basi Fisiche del Modulo di Young

Micromeccanismo della Frattura Fragile

Resistenza allo Snervamento, Resistenza alla Trazione, Durezza e Duttilita'

Frattura per Fatica

Dislocazioni e Deformazioni Nei Cristalli

Creep e Frattura da Creep

Diagrammi di Stato Solido Liquido di Sistemi a Due Componenti

Proprietà Meccaniche dei Materiali Polimerici

Leghe Leggere

Struttura, Sintesi e Classificazione dei Materiali Polimerici

Trasformazioni diffusive ed invarianti

Gli acciai legati

Gli acciai al carbonio

Proprietà meccaniche dei compositi a matrice polimerica