OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso tratta gli aspetti generali dei processi di produzione, delle proprietà e dei criteri di scelta dei materiali in relazione all'uso. I campi di applicazione negli impianti chimici e nelle costruzioni: calcestruzzo, acciaio e leghe metalliche, materiali ceramici,leganti,materieplastiche,adesivi,legno,vetro, materiali compositi. Basi termodinamiche, caratteristiche e proprietà.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali, esercizi e esercitazioni numeriche) e lo studio individuale permetteranno allo studente di:

avere una conoscenza di base della struttura delle varie classi di materiali;

comprendere la correlazione tra struttura, microstruttura, proprietà e possibili applicazioni ;

conoscere i differenti tipi di materiali industrialmente utilizzati, con particolare attenzione ai materiali impiegati nei processi e negli impianti dell’ingegneria chimica;

fornire conoscenze di base sui processi di produzione e sui trattamenti post-produzione dei materiali mettendo in luce le relazioni tra processo produttivo e proprietà meccaniche o funzionali dei materiali ottenuti;

essere in grado, almeno preliminarmente, di scegliere il materiale più adatto per una specifica applicazione.

PREREQUISITI

Sono richieste conoscenze base di matematica, chimica e fisica, (ma non è prevista alcuna propedeuticità formale.)

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento  prevede lezioni frontali in aula. Alla presentazione di contenuti teorici seguono esercizi numerici applicativi. Sono previste (5 ore) di esercitazioni numeriche individuali finalizzate a consolidare l’apprendimento.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:

1. Definizioni e aspetti generali della Scienza e della Tecnologia dei materiali. Richiami su legami chimici e strutture cristalline. Difetti nelle strutture cristalline. Relazioni con le proprietà meccaniche e funzionali dei materiali. Diffusione allo stato solido: soluzioni delle equazioni di Fick, esempi di applicazione alla cementazione e nitrurazione degli acciai.

2. Formazione della microstruttura nei processi di solidificazione e raffreddamento. Nucleazione e crescita Diagrammi di fase binari e ternari. Esame dettagliato del diagramma di fase Ferro-carbonio.

3. Richiami alle reazioni chimiche nell’altoforno, conversione della ghisa. Punti A1,A3,A4 nel diagramma ferro carbonio.. Effetto della velocità di raffreddamento a sui punti A1, e A3 e sulla microstruttura degli acciai. Composizione della ghisa e degli acciai: effetti sulle proprietà.

4. Proprietà meccaniche dei materiali metallici. Plasticità, dislocazioni. Frattura fragile. Resistenza a fatica e “creep”. Trattamenti termici e termomeccanici Designazione. Ghisa, Acciai legati e inossidabili, alluminio

6. Materiali ceramici e vetri: descrizione generale del processo ceramico; proprietà meccaniche; affidabilità. Materiali leganti, cenni al processo produttivo del clinker, proprietà e caratteristiche del cemento portland. Calcestruzzo.

7. Materiali polimerici: Struttura, processi di produzione, caratterizzazione termica, microstruttura e proprietà meccaniche e funzionali. Materiali compositi.

8. Funzioni obiettivo: scelta del materiale ottimale per alcuni esempi applicativi.

Farà parte del corso un seminario di 4 ore tenuto dall'Ing. Alice Giuliano di Ansaldo Energia su "La metallurgia nelle tecnologie di produzione di componenti per turbine a gas"

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni è disponibile in aulaweb dell’insegnamento, così come le esercitazioni numeriche proposte negli anni precedenti con le relative soluzioni. Gli appunti presi durante le lezioni e il materiale in aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell’esame. I libri seguenti sono suggeriti come testi di appoggio e approfondimento.

W.F. Smith e J. Hashemi, Scienza e Tecnologia dei materiali, Mc Graw-hill

Materiali. Dalla scienza alla progettazione (David Cebon, Micheal F. Ashby, Hugh Shercliff)

A.Cigada, T.Pastore “Struttura e proprietà dei materiali metallici” Mc-Graw-Hill

Vito Alunno Rossetti, Calcestruzzo. Materiali e Tecnologie, Mc-Graw-Hill.