Riassunto esame Scienza e tecnologia dei materiali, Prof. Romano Rosa, libro consigliato Materiali per il design, Barbara del Curto

Materiali lezione 3

Scienza e tecnologia

Scienza e tecnologia: disciplina che coinvolge 4 argomenti interconnessi: proprietà, processo, performance e struttura.

Studio della struttura di un materiale e le proprietà che ne derivano. Applicazione delle conoscenze dei materiali.

Stato solido

Per stato solido si intende uno stato di aggregazione di atomi, ioni o molecole, in contrapposizione con gli stati fluidi, liquidi o gassosi. L’aggregazione delle particelle costituenti il solido può condurre a strutture cristalline o amorfe.

Solido cristallino

Solido cristallino: particelle disposte regolarmente nello spazio.

• Anisotropia.
• Punto di fusione ben definito.
• Metalli cristallini.
• Ceramici cristallini ed amorfi.

Solido amorfo

Solido amorfo: polimeri amorfi e semicristallini.

• Disposizione irregolare delle particelle.
• Isotropia.
• Punto di fusione ben definito.

Proprietà meccaniche dei materiali

Proprietà meccaniche dei materiali.

Proprietà meccaniche dei materiali: da cosa dipendono?

• La forma e le dimensioni.
• I materiali: devo tener conto delle sollecitazioni che verranno applicate al materiale usato per un seguente progetto.

Tutti i materiali che subiscono una forza subiscono anche una deformazione in base alla forza applicata.

• Deformazione elastica: dopo la forza applicata torna alla sua forma iniziale, il materiale non presenta deformazioni permanenti.
• Deformazione plastica: il materiale mantiene una deformazione permanente, tipo carrozzeria macchina.
• Comportamento plastico-viscoelastico: formazione reversibile, torna alla sua forma iniziale in tempi più lunghi, materasso memory.

È necessario capire quanto quel materiale che sto selezionando possa sopportare determinati carichi in termini di resistenza e rigidità.

Sollecitazioni

Dette anche assiali.

Uno stesso materiale può presentare comportamenti diversi in funzione del tipo di sollecitazione e del tempo di utilizzo.

Diverse sollecitazioni:

• Statiche/semplici: singola sollecitazione in una sola direzione. Le forze sono applicate esternamente e sono dirette lungo l’asse del materiale.
• Dinamiche/complesse.

Norme di indagine

Lo studio delle proprietà meccaniche dei materiali viene fatto utilizzando delle tecniche di indagine standardizzate: norme.

• UNI: Ente Italiano di Normazione.
• ASTM: American Society for Testing and Materials.

Trazione

• Proprietà meccanica: proprietà legata all’applicazione di un carico meccanico, forze, momenti, ....
• È la prova meccanica più diffusa e importante.
• Prova: campione a forma di osso di cane fissato tra due morsetti e poi tirato. La macchina misura la forza necessaria per determinare la distanza dei morsetti; la prova termina con la rottura del campione.

Il risultato di tale prova è descritto dalla curva sforzo-deformazione.

• Asse x: valore dello sforzo.
• Asse y: deformazione.

Supponendo di prendere un campione e sottoporlo alla prova di trazione, si riportano i dati in un diagramma cartesiano.

• Asse delle ordinate (y): ordinate ci sono le tensioni, sforzo.
• Asse delle ascisse (x): lunghezza che varia.

Curva della prova di trazione

La curva è divisa in A, B, C, D:

• A: tratto “tratto elastico lineare”: sforzo chiamato sigma al limite di proporzionalità.
• B: tratto ha un andamento parabolico definito “andamento elastico non lineare”: sigma chiamato tensione al limite di elasticità.
• C: tratto tensione al limite di snervamento.
• D: tratto sezione con sforzo massimo.
• AB: tratto parabolico.
• BC: tratto snervamento, punto in cui il notevole presenta dei bruschi cedimenti, e inizia la fase plastica.
• CD: tratto abbiamo.