TECNOLOGIA DEI MATERIALI E CHIMICA APPLICATA

Transcript

1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E ARCHITETTURA (DICAR) Corso di laurea in Ingegneria civile e ambientale Anno accademico 2016/ anno TECNOLOGIA DEI MATERIALI E CHIMICA APPLICATA 6 CFU - 1 semestre Docente titolare dell'insegnamento ANTONINO POLLICINO apollicino@dii.unict.it Edificio / Indirizzo: Edificio 10 / viale A.Doria 6 (Cittadella Universitaria) Telefono: Orario ricevimento: Lunedì ; Venerdì OBIETTIVI FORMATIVI Il corso ha la finalità di fornire le principali conoscenze sui materiali d interesse per l ingegneria civile, correlandone le caratteristiche applicative a composizione, struttura, tecnologie di produzione e lavorazione. PREREQUISITI RICHIESTI Conoscenze di base sulla natura dei legami chimici, sulla struttura dei solidi cristallini e amorfi, sulla termodinamica delle transizioni di stato e sui processi elettrochimici acquisiti con il corso di Chimica FREQUENZA LEZIONI Lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni del corso, cfr. Punto 3.3 del Regolamento Didattico del CL in Ingegneria Civile e Ambientale CONTENUTI DEL CORSO 1. INTRODUZIONE AI MATERIALI. I materiali di interesse ingegneristico e le loro proprietà. Il prezzo e la disponibilità dei materiali. 2. STRUTTURA E PROPRIETÀ - PROPRIETÀ MECCANICHE Sforzo e deformazione. Prove di trazione. I moduli elastici. Elasticità lineare e non lineare. Basi fisiche del modulo. Forze interatomiche. Rigidità del legame. Impacchettamento degli atomi nei solidi. Cenni di cristallografia. Impacchettamento atomico nei polimeri. Impacchettamento atomico nei vetri inorganici. Determinazione del modulo di Young. Prove di durezza. Dislocazioni e snervamento. Proprietà delle dislocazioni. Meccanismi e metodi di rafforzamento e plasticità dei materiali policristallini. Frattura improvvisa e tenacità. Micromeccanismo della frattura improvvisa. Probabilità di fallimento e modulo di Weibul. Frattura per fatica. Meccanismo della fatica. Creep e frattura da creep. Meccanismo del creep e materiali

2 resistenti al creep. 3. METALLI. Struttura dei metalli. Costituzione all'equilibrio e diagrammi di fase. Cambiamenti di fase allo stato solido. La trasformazione diffusiva c.f.c.-c.c.c. del ferro. I diagrammi TTT. La trasformazione in variante c.f.c.-c.c.c del ferro. La formazione della martensite. Le leghe leggere. Rafforzamento per solubilizzazione. Rafforzamento per precipitazione (invecchiamento). Acciai al carbonio. Microstrutture prodotte dal raffreddamento lento (normalizzazione). Proprietà meccaniche degli acciai al carbonio normalizzati. Temprabilità. Acciai legati. Ghise. Acciai inossidabili. Colate. Trattamenti superficiali. 4. POLIMERI E COMPOSITI. Termoplastomeri. Resine o termoindurenti. Elastomeri. La struttura dei polimeri. Lunghezza molecolare e grado di polimerizzazione. Temperatura di transizione vetrosa. Comportamento meccanico dei polimeri. Diagrammi del modulo. Fenomeni che limitano la resistenza dei materiali polimerici. Produzione, formatura e assemblaggio dei polimeri. Materiali compositi. Compositi particellari. Cenni sulle proprietà meccaniche dei compositi a matrice polimerica con fibre di rinforzo lunghe o corte. 5. CORROSIONE. Corrosione secca e suoi meccanismi. Corrosione umida. Termodinamica dei pro-cessi di corrosione. Forme di corrosione. Teoria degli elementi galvanici in corto circuito. Meccanismi della corrosione umida. Corrosione intergranulare. Corrosione sotto sforzo. Corrosione per fatica. Corrosione per sfregamento. Corrosione delle strutture interrate. Corrosione per correnti disperse. Metodi di protezione. 6. LEGANTI. Gesso. Calci aeree. Malte. Calci idrauliche. Cemento romano. Cemento portland. Prove sul cemento. Presa ed indurimento del cemento portland. Gli inconvenienti nell'uso del cemento portland. Cementi speciali. Cementi d alto forno. Cementi alluminosi. Cementi espansivi. I costituenti del calcestruzzo. Proprietà del calcestruzzo fresco. Proprietà del calcestruzzo indurito. Durabilità del calcestruzzo. TESTI DI RIFERIMENTO 1. W. D. Callister, Jr.: Scienza e Ingegneria dei Materiali una introduzione (Edises) 2. W. F. Smith: Scienza e Tecnologia dei Materiali (McGraw - Hill) 3. L. Bertolini: Materiali da costruzione Città Studi Ed. Vol. 1 e 2 4. G.Bianchi, F. Mazza Corrosione e protezione dei metalli Collana tecnica AIM 5. Appunti delle Lezioni PROGRAMMAZIONE DEL CORSO Argomenti 1 PROPRIETÀ MECCANICHE Riferimenti testi Smith IV edizione Capitoli 3-7 pp Callister III edizione Capitoli 3-8 pp Diapositive Lezioni METALLI Smith IV edizione Capitoli 8 e 9 pp ; Callister III edizione Capitoli 9-12 pp ; Diapositive Lezioni POLIMERI E COMPOSITI Smith IV edizione Capitoli 10 e 12 pp e pp ; Callister III edizione Capitoli pp ; Diapositive Lezioni 18-20

3 4 CORROSIONE Callister III edizione Capitolo 17 pp ; Bianchi Mazza Capitoli relativi agli argomenti trattati a lezione; Diapositive Lezioni LEGANTI Bertolini I leganti; Diapositive Lezioni MATERIALE DIDATTICO Ulteriore materiale didattico consistente in files pdf con le diapositive di tutte le lezioni e il loro commento può essere repertito registrandosi sulla pagina del corso nel sito: PROVA D'ESAME MODALITÀ D'ESAME 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 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 DATE D'ESAME ore ore ore ore ore ore ore ore ore ore ore 9.00 PROVE IN ITINERE

4 Durante il corso si svolgono due prove in itinere scritte il superamento delle quali consente l accesso diretto all esame orale che verterà solo su argomenti non compresi tra quelli da studiare per le prove in itinere. La prima prova riguarda gli argomenti trattati nelle prime 10 lezioni del corso (trattazione generale delle proprietà meccaniche) e si terrà nel corso della settimana di pausa didattica alla fine di novembre La seconda prova in itinere riguarda gli argomenti trattati nelle seconde 10 lezioni del corso (Proprietà e produzione di metalli, polimeri e compositi) e si terrà nel corso della prima lezione utile al rientro dalla pausa natalizia PROVE DI FINE CORSO La prova consiste nell'esposizione orale di argomenti trattati durante il corso al fine di valutare acquisizione di proprietà di linguaggio e capacità di correlare le proprietà dei materiali con le esigenze di progetto.lo studente potrà eventualmente scegliere di suddividere la prova in più colloqui da concordare con il docente ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI L'impacchettamento degli Atomi nei Solidi Frattura Fragile e Tenacita' Le Basi Fisiche del Modulo di Young Micromeccanismo della Frattura Fragile Resistenza allo Snervamento, Resistenza alla Trazione, Durezza e Duttilita' Frattura per Fatica Dislocazioni e Deformazioni Nei Cristalli Creep e Frattura da Creep Diagrammi di Stato Solido Liquido di Sistemi a Due Componenti Proprietà Meccaniche dei Materiali Polimerici Leghe Leggere Struttura, Sintesi e Classificazione dei Materiali Polimerici Trasformazioni diffusive ed invarianti Gli acciai legati Gli acciai al carbonio Proprietà meccaniche dei compositi a matrice polimerica

5