Scienza dei materiali

Affidabilità dei materiali

2719118 UNiRoMAl.it STEFnnO.NATAli0614458578925789 AFFMAT chequello OGGETTO mi servele mailper DiTESTO SMITH Riferimento DEIscienza TECNOLOGIAE MATERIALI

Materiale atomidiaggregatostatoin gassosoesserepuò liquidosolidovolumeha formané négassoso nonproprivolumeliquido ha forma propriama nonha volumesolida forma propriae

Definizioni ingegneristiche

poco materialequalsolido Definisco chetensioni osopporta aliquido 6sopporta ma nonnéné 6sopportagas

Quand'è materialeaffidabile un 1A ilfronte materialedi lavorounmi manierarisponda affidabilelavoro VÈLA Rispostaforma dipuò descritto sottoessere

Energia meccanica laanche Energia termica tempraenergiatrasferimento diè termicaun materialeilcui risponderepuòa malebene o

Energia alterazionechimica dovutaanch'essaall'ambiente benefica danneggiantedue forme

Energia radiante dineutrinienergia elettromagneticaradiazionelenti trasmutazione delneutriniLi Hediventa ildentroperché porosità creamaterialequesto veloci dislocaformazione dineutrini ilnifragilisconosessili chezionimaterialedislocazione che puònon scorrere slideglossile dache può scorrerechimica forma

Energia corrosioneneldi ossido dizione perditasensonecessariamentedi e non MeMe 0 02si gtipoma Ens5Zn a 9g

Energia termica dobbiamo ricordarela ricristallizazziomaTtemperatura diLsQ4 Tf Tre tratransizionedi fragiletenaceda comportamento unoaun lavorodi noiperauge7 Ovviamente ogniTRTRANS materiale haµ il suo rangeaffidabilità CREEP diFRAGILE fare

Energia meccanica possiamotale la delstudio che rispostauno siamateriale elastica secondaaplastica deii'usorottura

Caratterizzazione del materiale

MATERIALE caratterizzazione DEL Cuza Al Chimicacomposizione GRANIdimensione Ce lafasi loro distribuzionedinumerodistribuzione l'affidabilitàcontrollamaterialedel devoperché saperel'utilizzo

Nelfareche panettonedevone tutticanditi nellase distribuisco i materialeinferiore beneparte Ilvanonmaleè fatto

Strutture cristalline

Prendiamo atomifilaridei di aPiano Bpiano000000 piano ezsfalsato rispettoABa eIn generale averepossodelle cadenze tipiduediBABAABAABC ABC ABC

Quando filonedal primo vadoparto efareil secondocostruirea anchepossoasi Ecc Ecprecedentenella erainvece

Massimagfffartezza0000 citato corroacentratoO ADABABESAGONALE ABABADcompatto corico A FACCECENTRATEABCABC.AEELEMENTARECENA CFC ECCCC ITt a ÈÈÈIFifa pioao ia alda alo a.aei 1 i NiFa Ti Zn1 i AnMni Cdèatomoogni Cnvolacondivisolaghi angoli Vsi WNoGtiFa

Allotropia ferrodel titanioFe PassandoCCC C911 daconfigurazioneunaCFC 911 C all'altra dopodilatatoessersi conl'aumento iodella TTi CCC 885 C7 ferro contrae infattisi da Confignipassa unaEC 885 0C nazione compattamenocompattapiùe una2819118

Materiali metallici Materiali polimericiceramicicompositi Le metallomaterie perfetta ilè rifattinonha statiin degligenerale difettivi

Difetti cristallini

La parola associatoitalianodifetto in è metellusmentre mimalfunzionamentoa ungià chequalcosaassociata alteraè ail

Possiamocristallinoreticolo classificaredifettii midi puntolineadi volumesuperficiedi il

DI PUNTO dellenumero vacanzesi descriverepuòvacanze tramite unaµ ArrheniusdileggeiÈ ÈNoeMeNo dinumerointerstiziale

Alto riferimento atomidiIoro chequelli A energiacambiano posizione einizialedella zonaannoquella dove sonocia LEGAmolte vacanze

Tutti ilelementi metallochegli inquinanodetti impurezze Se disono trovareinvecelol'elemento hoalloraioinseriscoelemento Incollegantedetto ogniun casola denominazione quantitàdallaè indipendente sostituzionale00 è difetto altroun unelemento posizionarsi su vacanzaava una

Difetto interstiziale molto piccoloatomi caneNC 0

Allegare volutamentesignifica difetticreareal fine l'affidabilitàmodificaredi

Difetti di superficie e volume

Di superficie volume Prendiamo materiale metallico cheunfonde zincobassa temperatura 4199a IE àassorta fenomenoalbordodelgrano glinmeleazionedella laformarecominciano cellaatomi eaha coloresi dadicessazioneunparare manettamaterialelado T deldunque

Quindiaumenta riannuentra ise supera419 è la piùstastrutturacosìsee nonTuttaviaui fondeequilibrio noiancoramadall'esterno stiamo raffreddandoancora danucleazionequindi qualcheeri ancora partelache colorestessa dicessazionegenerache costuiabbiamo visto aprima

Quindi raffreddaDT diimporredevo sottouniltalemento abbianucleocuiper unadimensione sufficienteanticoraggioun aL'esistenza del raggiosvilupparsi anticodipende da dellala legapurezzala solidificandomi oraamisituazionela avvicina

Tipicamente rielezioneprincipalmentesoluzioneai dibordi c'èdove una conè bassol'energia piùe dove difettitinnitato dove ci deisono

Quindi nucleazioneabbiamo eterogeneaunapartireche daavviene ala crogiolodelsuperficieelementi difettivigli il il

Raggiunto critico materialeraggiosolidifica Znèesagonale compattocomeOgni nucleo solidificazionedi orientatoè eanEIilettori.ITsolidificato vi corrisponderà

BORDO Del bordi c'èdeiZa distorsioneGrano nelcontinuitàci deveperché essere neltonale la resistenzagarantisceche maccanice 1di dudensione delNI resistenzagrano meccanica

Dislocazioni e deformazione

Di linea sollecitose con laalloraunala DISLOCAZIONE dislocazioni siàe plasticamentedeformasi

Per delleilridurre movimentodislocazioni agire cosìpossoil

• Restringo granoil dislocazioni
• Aumento incrudivadino
• Altri atomidisperdo
• Atomialtridiprecipitazione
• Poligonalizzazionerafforzamento per4110118

emesetto AffettaEeµ ho zona afonema contenuto cuoredeniersgoticoÈTTI cheDel reagiscononoilirenei 1 Ee energiaesternaEi

All'interno Energiadel cigrano ultimaGRANISUBdelle dettesono zoneA livello Coloratoenergiaogni di reagiscediversauna zona

Nel grafico appena visto l’energia esterna cresce andando verso il basso.

Affinamento del grano, Si può procedere ad un che fa si che il materiale sia più tenace e affidabile.

Tuttavia esistono dei casi, come la tempra o in caso di alte temperature, dove è conveniente averedei granì grandi.

La grana cristallina si misura tramite attacco metallografico, che si suddivide in:

• Pulizia, lucidatura della superficie
• Attacco dinamico sufficientemente blando, da non attaccare chimicamente il cuore del grano, masufficientemente forte da attaccarne il bordo (ad esempio il livello viola visto prima)
• Con ingrandimenti 100x posso vedere il numero dei grani e confrontare i materiali; oppure faccioun’intercetta e vedo quanti grani incontra. Questo secondo metodo è più preciso, poiché facendodiverse intercette orientate diversamente ottengo valori differenti e posso risalire alla morfologia.

Dislocazioni

Dislocazioni ladislocazioneuna è all'internodi seminario ui piùpresenza unreticolodel cristallino Positiva o negativa ailseconda semicheI ù

Dislocazione a00 O spigoloL L0O 0 La dislocazione èlineadifetto diunlineala intersezionedi duetraovvero L'unitàpiani èdi misura 7 omerolunghezza chedato loKI spessoreatomi 0degli

La daldislocazione caratterizzata vettoreèla cuiBurgersdi determina_seposizionespigoloè vitao aa

Quando la dislocazione può alloramuoversiil homateriale plastico altreconverartamento

Per far la dislocamenti elasticoè scorrereapplicarezona devo g e ÈariaIII so6aif E6 r EE comportamentotipico di unacciaio feriti

Per materiale laalzareaffidabile voglioun Didefstar plasticaavere oper materiale starcontro avere unposso conplasticadefbasso che piccolevi sonovasollecitazioni

Consideriamo la definizione di Eoraejeq.FI sIeHITS

L’area sottesa dalla curva sollecitazione deformazione rappresenta l’energia necessaria a deformareil materiale fino al punto di interesse.

tenaceUn materiale si dice quando ho un ampio campo energetico prima di arrivare a rottura,inoltre deve avere part elastica e plastica altrimenti ho un materiale fragile o tenace.

[Un esempio di materiale fragile è l’acciaio usato per le molle, che una volta deformataplasticamente è da buttare. Quando l’energia che gli somministro rompe il legame chimico ho unarottura di tipo fragile ]

Un materiale tenace è caratterizzato da una sollecitazione critica molto alta, ma sotto di essa ledislocazioni devono iniziare a muoversi per avere deformazione plastica. Bisogna perciò controllareil movimento delle dislocazioni senza bloccarle completamente.

Meccanismi di rafforzamento dei materiali metallici

illimitare dosedellamovimentox

• Dimensione del grano (granì piccoli sotto certe temperature)
• Rafforzamento per soluzione solida sostituzionale
• Rafforzamento per soluzione solida interstiziale
• Rafforzamento per precipitazione
• Rafforzamento per dispersione
• Rafforzamento per soluzione ordinata
• Rafforzamento per incrudimento
• Rafforzamento per geminazione
• Rafforzamento per subgrano

Bisogna trovare il Rafforzamento giusto per il materiale giusto

Dimensione dei grani

Dimensione dei grani 00

Con una sollecitazione adeguatale dislocazioni iniziano a muoversi.

Tuttavia se non sono in grado di farlochiamo la sessile, altrimenti la chiamoglissile (affinché sia glissile il vettore diBurgers, il piano di scorrimento e lasollecitazione devono essere allineati).

Ci interessa soltanto il primo caso.

Piani di massimo addensamento atomico: piani in su cui può scorrere la dislocazione.

La linea che mi rappresenta la dislocazione si muove nella direzioni di maggiore addensamento.

SCORRIMENTOsistemi Di48CCC èsistemi pianosistemaogni direzioneCFC 12 sistemiEC 3 sistemi

La sollecitazione si ferma al bordo del grano e per superarlo deve aumentare la sua forza; superatoquesto cosa succede? Continua a scorrere? Dipende se il nuovo piano è di scorrimento o meno. Inun EC ho poche possibilità che accada, infatti EC ha bassa capacità di fare muovere le dislocazionie di essere quindi deformato plasticamente.

Per un CCC ho maggiore probabilità di trovare un nuovo piano di scorrimento, tuttavia questo nonτè un sistema di massima compattezza. Questo vuol dire che la mia necessaria a far scorrere ledislocazioni deve essere maggiore perché gli atomi sono tra loro più distanti. Pertanto anchequesto sistema è poco deformabile.

Resta il CFC che infatti è quello dove le dislocazioni possono muoversi più facilmente anche conτ.basse(CCC ed EC hanno una grande resistenza meccanica)

Il bordo di grano fornisce una resistenza al “salto di grano” molto elevata ed è pertanto, a bassatemperatura, il sistema di rafforzamento più efficace.

SSI 88 eeìÉÉÈÌO 0 0 OO Iocornificataaccatastatipiù0 O0 0Oo trafatiffredatesene0 0O0 inpiano risemenopetto sopraa eho atomi permenovolumeinterstiziali

Gli accumulano esi quicostituisconoNuvolala Coltral esercitadi chelaostruzionedi dislocazioneazione peruna

Arrivato la plasticapartestara deforme0 O 0 O 0 Otfµ O 0O 0Gel E

Dopo lo snervamento scaricoraggiuntoaver ilhosubito piùnonricaricoe comportamentoho nuvoleledi perdo superatoprima

Dopodiché ricaricoaspettoscarico eele nuvole inoltreriformatesi cisaranno hosuperate snervamentoanche quellesaranno nel graficocaduta di runcaricoa

Questo ferriticinei acciaiaccade CCCsolubilitàbassaper5110118

Dislocazione mista

Dislocazione mista natante néspigoloa

Nella dislocazione a spigolo una parte trasla rispetto all’altra di una quantità definita dal vettore diBurgers. La dislocazione a vite agisce su direzioni parallele al vettore di Burgers. Una dislocazionemista agisce in direzione parallela e ortogonale ad essa.

Indici di Miller

Considero una cella elementare

La densità di atomi è differente a seconda delle sezioni. Dato che le disclocazioni si muovono lungole direzioni di massima densità, è utile caratterizzare i piani. Si usano pertanto gli indici di Miller

Considero una cella prismatica con spigoli diversi tra loro

E ha f ba Ce 18

Facciamo i reciproci2 E Ey2µ 3 541a il

Facciamo2 nr c md eliminaedi5 il denominati2 3 26

NÉ NONSE intersezioni AmoraASSEUNconho 1significa 0coE Allche l'intero SEGNOAVRANNOINOLTRE i valoriIN CASOTAL IOALLINEATISONO MENOSEA O colSECONDAQuestionemivettore

Modello americano e vettore di Burgers

Modello DiAMERICANO vettore BURGERS

Si esegue una circuitazione sulla dislocazione o_O(Si fa un perimetro che la contiene) e si contano of oai passi atomici; si fa uscire la dislocazione e avròuna zona in cui il perimetro è aperto, il vettore cheunisce i due punti è il vettore di Burgers. Burgersvector

Modello europeo

MODELLO EUROPEO

Consideriamo un cristallo reale e una zona dove non ho dislocazione.Faccio un tot di salti atomici. Dato che non ho dislocazione la L.aecircuitazione si chiude e S coincide con F. Faccio lo stesso lavoro s Fb.gdove ho la dislocazione ma il circuito non si chiude a meno di usare il ovettore di Burgers. La differenza con l’altro modello sta solo nel verso Ildel vettore.

• Per indicare un piano cristallografico si usano le parentesi tonde ()
• Per le direzioni si usano le quadre [ ]
• Per le famiglie di piani si usano le graffe{}
• Per le famiglie di direzioni si usano i simboli di disuguaglianza <>

Caratterizzazione

caratterizzazione ÉÈÌÈ µ

Mandiamo dei raggi X con una certa λ su un poli-cristallo. Loschematizziamo con due piani cristallini che si trovano a distanza ad a.l’uno dall’altro, che in generale è minore del parametro reticolare o

Il fascio di raggi X che incide sulla struttura di atomi viene diffratto dagliatomi stessi che rappresentano di fatto un ostacolo per l’onda (condizionenecessaria per la diffrazione) e i cui elettroni ai comportano come dipoli oscillanti che emettonoonde di lunghezza λ in tutte le direzioni. L’angolo di incidenza così come quel