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