Lezioni, Scienze dei materiali

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Author: alberto9292

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di alberto9292

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Appunti che descrivono le caratteristiche dei materiali e le loro proprietà. Nello specifico si argomentano in modo esaustivo le caratteristiche del calcestruzzo, cementi, leganti e …

Esame Scienze dei materiali

Facoltà Architettura i

Dal corso del Prof. Montanaro Luca

Università Politecnico di Torino

A.A. 2013-2014

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Struttura e classificazione dei materiali

MATERIA: Scienze dei materiali

PROF: L. Montanaro

UNIVERSITÀ: Politecnico di Torino, Facoltà di architettura

ARGOMENTI TRATTATI:

Struttura e classificazione dei materiali
Proprietà, deformazioni e comportamenti dei materiali
Materiali metallici (proprietà e diagrammi)
Difetti dei cristalli
Calcestruzzi e malte
Pietre e rocce
Materiali ceramici
Vetri

Le proprietà classificano i materiali

ORGANIZZAZIONE NEI SOLIDI → Struttura amorfa: senza regolarità nei cristalli.

Struttura cristallina: ben definita.

ES: SiO₂ = silice presente sia in natura come quarzo (struttura cristallina) che come vetro (solido amorfo).

Stesso materiale (Si), ma con 2 strutture diverse hanno proprietà diverse, i due materiali → LE PROPRIETÀ DELL'ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA CLASSIFICANO I MATERIALI.

MATERIA: Scienze dei materiali

PROF.: L. Montanaro

UNIVERSITÀ: Politecnico di Torino, Facoltà di architettura

ARGOMENTI TRATTATI:

Struttura e classificazione dei materiali
Proprietà, deformazioni e comportamenti dei materiali
Materiali metallici (proprietà e diagrammi)
Difetti dei cristalli
Calcestruzzi e malte
Pietre e rocce
Materiali ceramici
Vetri

Struttura e classificazione dei materiali

Le proprietà classificano i materiali.

ORGANIZZAZIONE NEI SOLIDI → Struttura amorfa: senza regolarità nei cristalli.

Struttura cristallina ben definita.

ES: SiO₂ = silice presente in natura come quarzo (struttura cristallina) che come vetro (solido amorfo).

Stesso materiale (Si) ma con 2 strutture diverse hanno proprietà diverse i due materiali. → LE PROPRIETÀ DELL'ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA CLASSIFICANO I MATERIALI.

Solidi cristallini: forma geometrica che si ripete rigorosamente.

Solidi amorfi: no geometria che si ripete.

I mattoni da costruzione sono gli stessi nel cristallo di quarzo e nel vetro, ma nei 2 materiali si dispongono in maniera ≠, anche le caratteristiche dei 2 materiali sono diverse.

Cristalli

Cristallo di quarzo: i piccoli atomi si dispongono in esagono e anche il cristallo sarà esagonale.

Cristallo di diamante: interamente in carbonio.

➜ Costituito da un solo cristallo (monocristallo).

La maggior parte dei materiali invece sono policristallini (maglia, tavolo ecc.). Sono atomi disposti in maniera ordinata ma con più cristalli che formano il materiale (orientati diversamente ma uniti).

APPROFONDIMENTO pag. 14 e 17 (par. 7.1).

Cella elementare cubo ➜ Replicata in tutte le direzioni forma una struttura regolare, cioè cristallina.

Tra i solidi cristallini e quelli amorfi esistono i solidi semicristallini, come in alcuni materiali polimerici (es. polietilene HDPE o LDPE).

Celle elementari nel caso dei metalli

21 Celle Elementari nel Caso dei Metalli.

Ci sono solo 3 disposizioni:

Cubica a facce centrate → C.F.C. (Per creare solidi metalli amorfi bisogna raffreddare a 10⁶ c/s)
Cubica a corpo centrato → C.C.C. Atomi sugli spigoli più uno perfettamente al centro del cubo
Esagonale compatti → e.c.

14 tipi di cristalli li possiamo racchiudere tutti in 14 reticoli di Bravais.

Possiamo andare ad individuare piani verticali che intersecano gli atomi che esistono in natura. Li si possono vedere utilizzando microscopi che illuminano il materiale con un fascio di e^-, la scala è 10 nm.

1 nm = 10^-9 = 0.000000001 m.

Il fascio di e^- illumina da dietro, quando trova atomi è nero luminoso e dove non ci sono atomi ma e^- (spazio vuoto).

Livelli di organizzazione della materia

Struttura atomica o molecolare: nm = 10^-9 m.

Atomi o molecole che formano il solido: legami chimici.

Microstruttura: mm = 10^-6 m.

Come i cristalli si organizzano in uno solido policristallino.

Macrostruttura: mm = 10^-3 m fino a dm.

Organizzazione alla scala della dimensione dei componenti.

Livello macroscopico

Le proprietà meccaniche ed es. si valutano tramite una prova a compressione su cubetti o cilindri di materiale.

Materiale isotropo: valore della proprietà indipendentemente dalla direzione lungo la quale si misura.

Es: misuriamo il grado di trasparenza in tutte le sue direzioni. Se presenta le stesse caratteristiche, ISOTROPO.

I materiali isotropi sono i migliori perché lavorano nella stessa maniera in qualsiasi direzione.

Materiale anisotropo: il valore delle proprietà dipende dalla direzione lungo la quale si misura.

Il più importante materiale anisotropo è il legno perché costituito da 2 materiali: la lignina e le fibre cellulose.

Lignina + fibre cell: composito.

La disposizione

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