Capacità di assorbire una deformazione plastica senza rompersi: alta=duttile (es. oro) bassa=fragile (es. vetro)

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3 Capacità di assorbire una deformazione plastica senza rompersi: alta=duttile (es. oro) bassa=fragile (es. vetro) E dipendente dalla temperatura:capacità di riposizionamento di difetti ed atomi (diffusione atomica) dipendono esponenzialmente dalla temperatura

4 RESILIENZA = Capacita di assorbire energia

5 Durezza vetri Prove semplici e poco costose Non distruttive Altre proprieta possono essere dedotte dalla durezza PMMA Materiali per l ottica

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7 Durezza Misura la resistenza di un materiale ad essere inciso (deformazione plastica) da un piccolo incisore/penetratore di materiale diverso. Si ha quindi una definizione di scale comparative o semiquantitative che dipendono dalla tecnica standard di misurazione (Mohs, Rockwell, Vickers..etc) HB D 2* peso 2 D D d * peso HV 2 d i più larga l impronta meno duro il materiale Materiali per l ottica

8 Proprietà a trazione: duttilità e fragilità Viene quantificato come la percentuale di allungamento alla quale si osserva la frattura su un campione standard (50 mm) l l F A( l 50mm) l 0 0 Materiale Snervamento (MPa) Carico rottura (MPa) Duttilità (%) Acciaio Oro Vetro Si rompe prima 70 0 PMMA Materiali per l ottica

9 Proprietà a trazione: la frattura Cosa avviene quando eccediamo il carico di rottura di un materiale? Il materiale si separa in due pezzi distinti: la frattura. Una prima fissura iniziale (cricca) si propaga al resto del materiale fino alla sua completa separazione in due parti. Questa può avvenire in due modi alternativi: Frattura duttile: il materiale si deforma plasticamente assorbendo una grande quantità di energia prima della rottura. Cricca che si propaga lentamente e che cessa il suo moto se il carico non viene aumentato. (p.e. filo d oro) Frattura fragile: scarsa o nulla deformazione plastica prima della rottura, basso assorbimento di energia. Propagazione della cricca rapida e catastrofica, ovvero, prosegue senza aumentare il carico. (p.e. vetro) Materiali per l ottica

10 La frattura nei materiali ceramici (es. Vetro) Quasi tutti i ceramici sono soggetti a frattura fragile, che può essere innescata o velocizzata dalla presenza di micro cricche e difetti nel materiale (p.es. micro bolle nel processo di fusione del vetro per lenti) La resistenza alla frattura viene quantificata dalla tenacità a frattura K Y a Dove Y= parametro che dipende dalla geometria del campione e della cricca = sollecitazione applicata a=lunghezza della cricca Se K>K 0 del materiale (campione standard) si ha la frattura Materiali per l ottica

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12 La frattura nei materiali ceramici (es. Vetro) r m 1 2 Una volta nucleata, una cricca si propaga accelerando fino a raggiungere una velocità limite (circa metà velocità del suono) oltre la quale comincia a biforcarsi. In una frattura su vetro si possono riconoscere le seguenti regioni, concentriche al punto di iniziazione della cricca (urto). Regione a specchio: vicina alla nucleazione, create durante l accelerazione della cricca. Tanto maggiore è la sollecitazione tanto più piccola la regione a specchio Regione rugosa: dovuta alla biforcazione della cricca originaria Regione a striature: rugosità microscopica allineata con la sorgente della cricca Materiali per l ottica

13 Materiali per l ottica Classificazione dei materiali: rigidezza (E)

14 Materiali per l ottica Classificazione dei materiali: carico di rottura

15 Materiali per l ottica Classificazione dei materiali: fragilità

16 Materiali per l ottica Classificazione dei materiali: densità

17 Materiali a memoria di forma Ampia classe di leghe metalliche, scoperte abbastanza recentemente, che hanno come caratteristica principale quella di essere in grado di recuperare una forma macroscopica preimpostata per effetto del semplice cambiamento della temperatura o dello stato di sollecitazione applicato, sono cioè capaci di subire trasformazioni cristallografiche reversibili, in funzione dello stato tensionale e termico. Quando una lega a memoria di forma (SMA) è sotto la sua temperatura di trasformazione può essere deformata abbastanza facilmente a causa del suo basso; se riscaldiamo però il materiale sopra la temperatura di trasformazione, subentra un cambio nella struttura cristallina che causa il ritorno alla forma originaria e sviluppa una forza notevole. In particolare, le SMA subiscono una trasformazione di fase cristallina quando vengono portate dalla loro configurazione più rigida ad alta temperatura (austenite), alla configurazione a più bassa energia e temperatura (martensite). Tale trasformazione è appunto la causa prima delle qualità peculiari di queste leghe. NITINOL lega nickel-titanio

18 Polimorfismo tra austenite e martensite Austenite cubica a corpo centrato alte T Martensite geminata basse T La trasformazione avviene abbassando T, con spostamento ordinato di un gran numero di atomi

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20 Polimorfismo tra austenite e martensite Austenite cubica a corpo centrato alte T Martensite geminata basse T La trasformazione avviene abbassando T, con spostamento ordinato di un gran numero di atomi Gli atomi sui piani geminati tendono a scorrere facilmente, se sottoposti a uno sforzo. La deformazione e detta termoelastica. Per far memorizzare la forma bisogna tenere il materiale ad alta T per tempi lunghi Austenite austenite T T Martensite martensite deformata

21 Cap.10, 6,1

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