SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

Anno accademico 2020/2021 - 1° anno
Docenti Crediti: 9
SSD: ING-IND/22 - SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 138 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre:

Obiettivi formativi

  • CHIMICA MACROMOLECOLARE

    Il corso intende fornire allo studente le nozioni relative alle relazioni tra la struttura dei materiali polimerici e loro proprietà meccaniche, sulle loro tecnologie di trasformazione e sulle problematiche relative alla loro produzione. Si intende inoltre fornire fondamenti sui compositi a matrice polimerica.

  • SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    L’obiettivo del corso è quello di introdurre i concetti fondamentali relativi alla struttura dei materiali metallici e ceramici, alle relazioni struttura-proprietà e alcuni dei più importanti processi tecnologici di trasformazione. Nel modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali saranno affrontati in dettaglio i materiali metallici e ceramici attenzionando i fondamenti delle relazioni struttura-proprietà per i materiali d'interesse ingegneristico. Infine, saranno trattate le problematiche del riciclo dei materiali e le tecniche di Analisi di Ciclo di Vita (LCA). Dei cenni alle tecniche manifattura additiva saranno forniti nella parte conclusiva del modulo.

    Lo studente, al termine dell’insegnamento, dovrà essere in grado di riconoscer le classi di materiali e dovrà saper identificare le caratteristiche d’interesse ingegneristico dei materiali in relazione alla loro struttura.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

  • CHIMICA MACROMOLECOLARE

    L'insegnamento prevede lezioni frontali ed esercitazioni. Si prevede inoltre lo svolgimento di una prova in itinere.

    Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

  • SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    Orale

    La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le

    condizioni lo dovessero richiedere.


Prerequisiti richiesti

  • CHIMICA MACROMOLECOLARE

    Chimica

  • SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    Chimica 1

    Comportamento meccanico dei materiali e Scienza delle Costruzioni (preferibile)


Frequenza lezioni

  • CHIMICA MACROMOLECOLARE

    La frequenza al corso è obbligatoria. Oltre ai casi già previsti dai Regolamenti, esenzioni motivate parziali o totali dalla frequenza possono essere riconosciute, tramite apposita delibera del Consiglio del Corso di Studi, dietro presentazione di istanza motivata e riconosciuta tale dal Consiglio e se esistono le condizioni, concordate con il docente, per attivare le necessarie forme di supporto didattico integrativo, atte a garantire comunque la adeguata preparazione dello studente. Per quanto concerne lo status di studente lavoratore, di studente atleta e di studente in situazione di difficoltà accertate tramite certificazioni formali, si rimanda all’articolo 27 del “Regolamento Didattico di Ateneo”.

  • SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    La frequenza al corso è obbligatoria. Oltre ai casi già previsti dai Regolamenti, esenzioni motivate parziali o totali dalla frequenza possono essere riconosciute, tramite apposita delibera del Consiglio del Corso di Studi, dietro presentazione di istanza motivata e riconosciuta tale dal Consiglio e se esistono le condizioni, concordate con il docente, per attivare le necessarie forme di supporto didattico integrativo, atte a garantire comunque la adeguata preparazione dello studente. Per quanto concerne lo status di studente lavoratore, di studente atleta e di studente in situazione di difficoltà accertate tramite certificazioni formali, si rimanda all’articolo 27 del “Regolamento Didattico di Ateneo”.


Contenuti del corso

  • CHIMICA MACROMOLECOLARE

    Classificazione e struttura dei materiali polimerici. Comportamento meccanico a piccole deformazioni: comportamento viscoelastico, prove di creep, prove di rilassamento e comportamento dinamico-meccanico. Principio di Boltzman, modelli viscoelastici. Diagrammi del modulo. Comportamento meccanico a grandi deformazioni. Reologia: curve di flusso e relazioni costitutive. Reometria. Comportamento reologico dei polimeri allo stato liquido. Tecnologie di trasformazione dei materiali polimerici. Compositi a matrice polimerica. Tecnologie di produzione di manufatti in composito a matrice polimerica

  • SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    1. Introduzione 2. Struttura atomica e legami interatomici 3. La struttura dei solidi cristallini 4. Imperfezione nei solidi 5. Diffusione 6. Proprietà meccaniche dei metalli 7. Dislocazioni e meccanismi di indurimento 8. La rottura 9. Diagrammi di fase 10. Trasformazioni di fase nei metalli: evoluzione della microstruttura e modificazioni delle proprietà meccaniche 11. Trattamenti termici delle leghe metalliche 12. Leghe metalliche. 13.Materiali ceramici: struttura e proprietà. 14. Materiali e ambiente: cenno ai cicli di vita dei materiali e al degrado dei materiali. 15. Processi di manifattura additiva.


Testi di riferimento

  • CHIMICA MACROMOLECOLARE

    Dispensa del corso

    Scienza e Ingegneria dei Materiali una introduzione (W. D. Callister, Jr. - Edises)

    Fondamenti di scienza dei polimeri (A.I.M.-Pacini Editore)

    Scienza e tecnologia dei materiali polimerici (Bruckner et al. – Edises).

    Reologia dei materiali polimerici: scienza ed ingegneria (N. Grizzuti - Edizioni Nuova Cultura)

    Introduction to physical polymer science (L.H.Sperling – Wiley)

    An Introduction to mechanical properties of solid polymers (I.M. Ward-J.Sweeney – Wiley)

    Fabbricazione di componenti in materiali polimerici (A.M. De Filippi - Hoepli)

    Materiali compositi (I. Crivelli Visconti, G. Caprino, A. Langella - Hoepli)

    Manufacturing processes for advanced composites (F.C. Campbell – Elsevier)

  • SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    1) Ingegneria e scienza dei Materiali, Callister, Ed. John Wiley & Sons, Inc

    2) Principi di Scienza dei Materiali ed Ingegneria , W.F. Smith, McGraw Hill

    3) Additive Manufacturing Technologies, I. Gibson l D. W. Rosen l B. Stucker, Springer, ISBN: 978-1-4419-1119-3


Programmazione del corso

SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI
 ArgomentiRiferimenti testi
1Introduzione e legami atomiciCapitolo 1-2; Testo (1) 
2La struttura dei solidi cristalliniCapitolo 3; Testo (1) 
3Imperfezione nei solidiCapitolo 4; Testo (1) 
4Diffusione nei metalliCapitolo 5; Testo (1) 
5Proprietà meccaniche dei materialiCapitolo 6; Testo (1) 
6Dislocazioni e meccanismi di rinforzoCapitolo 7; Testo (1) 
7Meccanismi di rottura dei metalliCapitolo 8; Testo (1) 
8Diagrammi di fase dei metalliCapitoli 9-10; Testo (1) 
9Applicazioni delle leghe e processi di lavorazioneCapitolo 11; Testo (1) 
10Materiali ceramiciCapitolo 12-13; Testo (1) 
11Materiali e Ambiente. Principi di LCASlides 
12Introduzione ai metodi di Manifattura AdditivaSlides 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • CHIMICA MACROMOLECOLARE

    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)

    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.

    La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

  • SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    Orale

    La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le

    condizioni lo dovessero richiedere.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • CHIMICA MACROMOLECOLARE

    Teoria dell’elasticità delle gomme.

    Proprietà viscoelastiche dei polimeri. Equazioni costitutive. Cedevolezza.

    Misure dinamico meccaniche e studio della struttura dei polimeri e delle transizioni.

    Modelli viscoelastici.

    Principi meccanici della frattura fragile dei materiali polimerici. Proprietà meccaniche delle fibre.

    Comportamento newtoniano e non newtoniano.

    Dipendenza della viscosità dalla velocità di deformazione.

    Dipendenza della viscosità dalla massa molecolare.

    Fenomeni di elasticità del fuso.

    Equazioni costitutive dei fusi polimeri viscoelastici.

    Reometri.

    Stampaggio. Estrusione. Stampaggio a iniezione.

    Fibre e matrici. Fibre di vetro. Fibre di carbonio. Fibre aramidiche. Formato delle fibre per compositi.

    Compositi particellari. Proprietà meccaniche. Micromeccanica della lamina.

    Tecnologie manuali. Formatura in autoclave. Formatura per Resin Transfer Moulding. Formatura per avvolgimento. Formatura per pultrusione. Formatura con sacco in pressione.

  • SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

    Elencare e descrivere i difetti delle strutture cristalline descrivendone l'influenza sulle proprietà meccaniche e tecnologiche di lavorazione

    Tracciare i diagrammi di raffreddamento TTT per le leghe FeC descrivendo le trasformazioni di fase rilevanti dal punto di vista tecnologico

    Modalità di rottura dei materiali: illustrare le differenze tra fatica, creep e frattura.

    Tracciare il diagramma Cu-Ni commentando sia il caso di raffreddamento ideale che reale