PRESENTAZIONE

La Scienza dei Metalli riguarda lo studio dei materiali metallici dal punto di vista della struttura a livello atomico e della microstruttura, compresi i difetti cristallini, le trasformazioni di fase ed in generale i fenomeni che avvengono durante i trattamenti termomeccanici. Un’adeguata conoscenza di questi aspetti permette di correlare proprietà e struttura di tali materiali, fornendo le basi per la loro progettazione.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di approfondire le conoscenze degli studenti sulla struttura e le trasformazioni dei metalli e delle leghe. Scopo dell’insegnamento è che i partecipanti sviluppino una comprensione degli aspetti strutturali e dei principali fenomeni chimico-fisici coinvolti nella progettazione dei materiali metallici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo scopo dell'insegnamento di Scienza dei Metalli è quello di approfondire la conoscenza degli studenti sui costituenti dei materiali metallici (metalli puri, soluzioni solide, composti intermetallici) e sugli aspetti microstrutturali che ne influenzano le proprietà, con particolare attenzione ai diversi tipi di difetti cristallini. 

Ci si propone anche di fornire allo studente la conoscenza dei principali fenomeni chimico-fisici e metallurgici correlati con la progettazione di materiali metallici in relazione alla microstruttura e alle proprietà desiderate.

Al termine delle lezioni e dello studio individuale lo studente avrà acquisito e consolidato conoscenze teoriche su struttura, microstruttura e trasformazioni dei materiali metallici. Nello specifico lo studente sarà in grado di:

• conoscere i principali componenti dei materiali metallici

• mettere in relazione i diversi tipi di difetti cristallini con le proprietà dei materiali metallici

• comprendere le trasformazioni di fase allo stato solido in questi materiali e l'importanza di questi aspetti per la loro progettazione

PREREQUISITI

Essendo un insegnamento magistrale di approfondimento sui materiali metallici, sono necessarie le seguenti conoscenze di base, fornite in insegnamenti fondamentali dei corsi di laurea triennali in chimica e in scienza dei materiali:

- aspetti fondamentali delle strutture più comuni dei metalli

- diagrammi di stato a due componenti

- funzioni e principi della termodinamica

Tali conoscenze  si danno per acquisite e costituiscono i fondamenti per comprendere i temi del corso e sostenere la prova d'esame. 

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento (4 CFU corrispondenti a 32 ore) consiste in lezioni frontali in cui per ogni argomento viene esposta la teoria, poi applicata a esempi pratici e a seconda dei casi anche alla risoluzione di esercizi. Le spiegazioni, ove possibile, sono coadiuvate dall'utilizzo di opportuni softwares (ad esempio per la visualizzazione di strutture cristalline) che rendono più immediata e incisiva la comprensione di alcuni degli argomenti trattati.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Gli elementi metallici. Cenni sul legame metallico. Soluzioni solide interstiziali e sostituzionali, ordinate e disordinate. Composti intermetallici: struttura e proprietà. Proprietà "sensibili" e "insensibili" alla struttura. Il cristallo ideale e il cristallo reale. Difetti cristallini e loro classificazione. Difetti puntuali: vacanze, interstiziali, impurezze. Concentrazione di difetti all’equilibrio termico. Studio sperimentale dei difetti puntuali all’equilibrio termico e fuori equilibrio. Cenni sui difetti lineari: dislocazioni. Altri tipi di difetti 2D e 3D: superfici, bordi di grano, precipitati, agglomerazione di vacanze. Influenza dei difetti sulle proprietà dei materiali metallici. La diffusione nei metalli. Aspetti macroscopici e microscopici della diffusione. Diffusione di volume. Diffusione in sistemi omogenei ed eterogenei. Il coefficiente di diffusione e sua dipendenza sperimentale dalla temperatura. Meccanismi atomici di diffusione. Diffusione nelle leghe. Cortocircuiti di diffusione. Trasformazioni di fase allo stato solido eterogenee ed omogenee. Trasformazioni di fase senza diffusione.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Materiale didattico fornito dal docente sulla piattaforma AulaWeb

Per consultazione (su argomenti specifici dell’insegnamento):

- “Physical Metallurgy”, R.W.Cahn, Ed. P.Haasen, North-Holland, Amsterdam

- “Inorganic Structural Chemistry”, Second Edition, Ulrich Muller, Ed. John Wiley & Sons, England

- “Diffusion in Solids- Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes”, Helmut Mehrer, Springer series in Solid-State Sciences, Ed. Springer-Verlag, Germany

- "Materials Science and Engineering – an Introduction", William D. Callister, Jr. David G. Rethwisch, Ed. John Wiley & Sons, England

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SERENA DE NEGRI (Presidente)

RICCARDO FRECCERO

PAVLO SOLOKHA (Presidente Supplente)

DIEGO COLOMBARA (Supplente)

SIMONA DELSANTE (Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 26 febbraio 2024

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in un colloquio sugli argomenti trattati durante le lezioni in aula, è sempre condotto da due docenti di ruolo ed ha una durata di almeno 45 minuti.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Con le modalità d'esame sopra indicate, la commissione è in grado di verificare con accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Durante il colloquio la commissione valuta, infatti, sia le conoscenze acquisite dallo studente che la sua capacità di esporle, argomentarle, collegarle ed applicarle ad esempi pratici. Quando gli obiettivi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte dei docenti.

Calendario appelli