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MODELLIZZAZIONE TERMODINAMICA DEI MATERIALI

CODICE 108100
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 4 cfu al 1° anno di 11430 SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI (LM SC.MAT.) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE CHIM/03
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 2° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    "Acquisizione di conoscenze teoriche nel campo della modellizzazione termodinamica dei materiali: - principi e metodi generali della modellizzazione termodinamica; - modellizzazione delle fasi (gassosa, liquide, solide); - approfondimento sulla modellizzazione delle fasi solide con particolare riferimento alla loro struttura cristallina; - modellizzazione delle principali fasi presenti in materiali sia metallici che ceramici; - modellizzazione di sistemi complessi (multi-fase e multi-componente) per la simulazione di materiali tecnologici e la progettazione di nuovi materiali. Acquisizione di conoscenze pratiche nell'impiego di software per la simulazione termodinamica dei materiali (calcolo di equilibri di fase, diagrammi di stato, proprietà termodinamiche, ecc.): - Apprendimento dell'uso del programma Thermo-Calc; - Sua applicazione alla risoluzione (opportunamente semplificata) di problemi applicativi di tipo industriale ed alla progettazione di nuovi materiali. "

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    L'acquisizione di competenze teoriche (vedi Obiettivi formativi) sono particolarmente indicate per il profilo "Scienziato dei Materiali: Specialista nella Ricerca", mentre l'acquisizione di competenze pratiche (vedi Obiettivi formativi) sono particolarmente indicate per il profilo "Scienziato dei Materiali: Specialista nelle Tecnologie".

    MODALITA' DIDATTICHE

    Lezioni frontali ed esercitazioni in aula (sia singole che a gruppi)

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Breve introduzione alla modellizzazione dei materiali

    Metodi di modellizzazione a diverse scale dimensionali.
    Breve cenno alle principali metodologie di modellizzazione tipiche delle diverse scale, come metodi ab initio (DFT), dinamica molecolare, metodi Monte Carlo, phase field modeling, elementi finiti, ecc.

    Approfondimento sulla modellizzazione termodinamica

    Introduzione ai principi e metodi termodinamici applicati agli equilibri in sistemi multi-componente e multi-fase.
    Il metodo CALPHAD per il calcolo e la previsione di equilibri di fase e proprietà termodinamiche in materiali complessi come leghe metalliche (acciai, superleghe, high entropy alloys, ecc.) e materiali ceramici (ceramici classici ed avanzati, barriere termiche, ultra-high temperature ceramics, ecc.).
    Modellizzaione di trasformazioni e processi controllati dalla diffusione (carburazione, wetting, joining, brazing, ecc.)

    Esercitazioni pratiche

    Introduzione all’uso di un software di modellizzazione termodinamica.
    Sua applicazione alla simulazione (oppotunamente semplificata) di materiali e processi attraverso esercitazioni guidate su:
    - Progettazione di una lega con proprietà definite,
    - Previsione delle interazioni tra una lega ed un materiale ceramico,
    - Simulazione di un processo termochimico

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    Hans Lukas, Suzana G. Fries, Bo Sundman, Computational Thermodynamics - The Calphad Method, Cambridge University Press

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    GABRIELE CACCIAMANI (Presidente)

    LEZIONI

    INIZIO LEZIONI

    secondo l'orario riportato sul sito del corso

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    Valutazione delle relazioni sulle esercitazioni e prova orale finale.
     

    Le relazioni sull'attività pratica, redatte individualmente da ogni studente, vengono corrette e valutate dal docente titolare. La media dei voti delle relazioni concorre alla valutazione finale dello studente. L'esame orale è sempre condotto da due docenti di ruolo ed ha una durata di almeno 30 minuti.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    Con le modalità sopra descritte, dato che almeno uno dei due docenti ha esperienza pluriennale di esami nella disciplina, la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare. Il CCS garantisce la corrispondenza tra gli argomenti dell'esame e quelli effettivamente svolti durante il corso. A tal fine il docente responsabile rendere pubblico, all'inizio delle lezioni (in un sito, chiamato AulaWeb riservato a docenti e studenti dell'Ateneo) il programma dettagliato. Inoltre, al termine dell'insegnamento, il registro delle lezioni viene pubblicato in un sito riservato ai membri del CCS ed ai rappresentanti degli studenti. In questo modo gli studenti stessi possono verificare l'aderenza a tale norma.