Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse

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1 Informazioni generali Ricevimento: solo su appuntamento, richiesto con invio di dall indirizzo istituzionale al docente DISMIC). Modalità di esame: prova solo scritta. Quattro domande a risposta aperta, di cui 2 domande con votazione max. 5/30 cadauna; 2 domande con votazione max. 10/30 cadauna. Disponibili due ore nette di tempo. Occorre obbligatoriamente pre-iscriversi all esame utilizzando l apposita funzione sul Portale della didattica; occorre obbligatoriamente presentarsi all esame muniti di STATINO regolare e di un documento di identità (anche libretto o tesserino universitario). Introduzione ai materiali e alle loro classi Definizione di materiale: un qualsiasi solido in grado di svolgere almeno una ben determinata funzione. Metalli Ceramici Compositi Polimeri Materiali naturali oppure artificiali e di sintesi Materiali inorganici (ceramici, metalli) e organici (polimeri anche detti materie plastiche). 1

2 Metalli elementi metallici Metalli pure e leghe (metallo base con elementi in lega alliganti- metallici o non metallici: Leghe Al-Cu, Leghe Fe-C) Ceramici eccezion fatta per C (diamante, grafite,..), (Me) n (non-me) m Al 2 O 3, ZrO 2, SiO 2 (ossidi) SiC, Si 3 N 4 (non ossidi) Polimeri lunghe catene di atomi di C Legame chimico CURVE DI CONDON - MORSE RIGIDITA DILATAZIONE TERMICA α Risposta meccanica dei materiali Materia concentrata in piccole regioni ruolo della Energia principio di azione-reazione Materiali resistono a sollecitazioni esterne DEFORMANDOSI 2 tipi di deformazioni: a) reversibili, recuperabili appena lo stress esterno si annulla deformazione ELASTICA b) irreversibili, non più recuperabili anche se lo stress esterno si annulla deformazione PLASTICA 2 diversi comportamenti: a) solo def. elastiche fino a rottura materiali FRAGILI (come i ceramici) b) def. sia elastiche che plastiche prima di rompersi materiali DUTTILI (come i metalli) Differenza tra fragile e brittle che in Italiano traduciamo con la stessa parola: fragile Fragile : materiale che si rompe sotto stress esterni contenuti materiale poco resistente Brittle : materiale che si rompe avendo sperimentato solo deformazioni elastiche, reversibili (fragile come un ceramico). Non necessariamente un materiale brittle è anche fragile Il diamante subisce deformazioni solo elastiche (è brittle, fragile) ma non è certo poco resistente (non è fragile) Il vetro da finestra è sia brittle che fragile, perché subisce deformazioni solo elastiche (è brittle, fragile) ma è anche poco resistente (è fragile) 2

3 Valori di resistenza a rottura di alcuni materiali LEGHE METALLICHE Acciaio 4340 Temprato e rinvenuto Lega Al 7075 T6 - tratt.a caldo, invecchiata e rinv. Lega Ti-6-4 Solubilizzata a caldo e invecchiata 1760 MPa (trazione) 572 MPa (trazione) 1172 MPa (trazione) CERAMICI Allumina Al 2 O 3 Sinterizzata MPa (compressione) Zirconia ZrO 2 Tenacizzata con Y 2 O 3 SiC Sinterizzato HP 1500 MPa (compressione) 2000 MPa (compressione) La resistenza meccanica che i materiali oppongono prima di rompersi dipende dall energia che tiene uniti atomi (ioni, molecole,..) nei materiali Energia di legame La capacità di reagire agli stress deformandosi elasticamente di più o di meno dipende anche dall Energia e dal tipo di legame Rigidità (modulo elastico o di Young, E) Caratteristiche del legame chimico influenzano: Temperatura di fusione Rigidità Resistenza a rottura Dilatazione termica Conduttività termica ed elettrica Duttilità o fragilità 3

4 Legami Forti metallico, covalente, ionico Deboli interazioni dipolari (di Van der Waals) (secondari) Legame metallico Metalli Elettroni liberi Elettrostatico ADIREZIONALE Energeticamente forte Legame covalente Ceramici (prevalente su ionico) Elettroni non liberi Direzioni definite DIREZIONALE Energeticamente molto forte Legame VdW Polimeri Elettroni non liberi Energeticamente debole/molto debole Condizionato da posizioni reciproche tra catene: non permanente agitazione termica proprietà = f(t) 4

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