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Esercizi Diagrammi di fase
60
Esercizio 1
60
Esercizio 2
62
Esercizio 3
63
Trattamento di tempra
- Esercizio 1
- Trattamento di carbocementazione
- Esercizio 1
- Esercizio 2
- Esercizio 3
- Esercizio 4
- Verifica della soluzione
- Materiali compositi
- Esercizio 1
- Esercizio 2
79Esercizio 3
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81Esercizio 4
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82Esercizio 5
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83Esercizio 6
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84Slides
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85Q 86UIZScienza dei materialiTemi d’esameI temi d’esame sono enumerati nell’ordine in cui sono stati presentati gli argomenti durante le lezioni svolte dal–docente Dott. Andrea Saccani nell’a.a. 2018-2019 con riferimento al documento Dispensa Andrea Saccani(2017).pdf.Lo svolgimento dei temi d’esame consiste nel riepilogo delle risposte redatte da due differenti colleghi.Si consiglia di studiare entrambe le fonti in modo complementare.Materiali
B1) Descrivere le tipologie di difetti osservabili nei materiali cristallini e il loro effetto sulle proprietà meccaniche.
B2) Descrivere le tecniche per la determinazione della porosità nei materiali.
B3) Definizione di microstruttura con esempi.
B4) Descrivere le principali tecniche sperimentali per lo studio
B5) Descrivere le microstrutture ottenibili partendo da un acciaio.
B6) Descrivere il processo di tempra in un acciaio e di tempra di soluzione in una lega Al-Cu.
B7) Descrivere il processo di tempra di un acciaio.
B8) Termodinamica della nucleazione e di nuove fasi.
B9) Determinazione della dimensione media dei grani in un materiale policristallino: normativa ed esempio di applicazione.
B10) Descrivere l'effetto della grana cristallina sulle proprietà dei materiali e i processi per il controllo della dimensione delle fasi.
B11) Deformazione plastica dei materiali metallici: meccanismi.
B12) Descrivere i fenomeni di creep con esempi.
B13) Descrivere i meccanismi di diffusione nei materiali metallici.
B14) Caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche generali dei materiali ceramici.
B15) Cristallinità dei materiali polimerici.
- materiali polimerici: meccanismo di formazione, proprietà meccaniche in riferimento ai polimeri amorfi.
- Descrivere come cambia il comportamento meccanico dei materiali polimerici in relazione alla struttura.
- Peso molecolare dei materiali polimerici: come si determina e quali parametri influenza.
- Descrivere le tecniche utilizzabili per la determinazione della cristallinità nei materiali polimerici.
- Discutere i fattori che influenzano le proprietà meccaniche dei materiali polimerici.
- Materiali compositi: tipo di matrici, tipo di rinforzi, esempi e utilizzi.
- Descrivere le tipologie di difetti osservabili nei materiali cristallini e il loro effetto sulle proprietà meccaniche.
(fonte I)
I difetti che si possono osservare nei materiali cristallini sono di due tipi: dinamici e statici.
I difetti dinamici riguardano i fononi, quanti di vibrazione che si propagano in un reticolo cristallino rigido andando a
Passaggio dell'o daperturbare la posizione degli atomi. Gli atomi assumono nuovamente la posizione iniziale.
I difetti statici sono di quattro tipi: di punto, di linea, di superficie e di volume.
Tra i difetti di punto troviamo:
- Vacanze: posti normalmente occupati mancanti di un atomo. Tutti i solidi cristallini contengono vacanze, non è possibile ottenere un materiale esente da questi difetti.
Il numero di vacanze di equilibrio Nv per una data quantità di materiale dipende e cresce con la temperatura secondo la relazione:
Nv = Qv / (k * T)
Dove:
- Nv: numero totale dei siti atomici
- Qv: energia richiesta per la formazione di una vacanza (1,6*10-19 J/atomo)
- T: temperatura assoluta in kelvin
- k: costante di Boltzmann
Auto-interstiziale: è un atomo del cristallo che si trova stipato in un sito interstiziale, un piccolo spazio vuoto che normalmente non viene occupato. Nei metalli, un auto-interstiziale introduce una distorsione abbastanza grande da alterare le proprietà del materiale.
l’ato o più grande dello spazio in cui si inserisce un atomo o una molecola. Di solito, la formazione di questo difetto non è molto probabile ed esiste in concentrazioni molto piccole, che sono significativamente più basse delle vacanze. I principali tipi di difetti puntuali sono: - Difetti di sostituzione: quando l’atomo o la molecola di sostituzione ha dimensioni simili a quelle dell’atomo o della molecola che sostituisce. Ciò può causare distorsioni nella struttura cristallina. - Impurezze interstiziali: quando l’atomo di impurezza ha dimensioni inferiori rispetto all’atomo o alla molecola che sostituisce e si inserisce negli spazi vuoti tra gli atomi. Per quanto riguarda i materiali ceramici, a questi difetti vanno aggiunti quello di Shottky, che si verifica quando manca un anione o un catione, e il difetto di Frenkel, che si verifica quando due cariche con lo stesso segno si trovano a contatto. I difetti di linea sono le dislocazioni lineari, elicoidali e miste. La dislocazione è un difetto attorno al quale gli atomi sono fuori posto. Una porzionedi un piano aggiuntivo di atomi, o semipiano, i cui spigoli terminano entro il cristallo vienee i to o all'asse della dislo azionedefinita dislocazione a spigolo. Entro la regio sono localizzate le distorsioni delGli ato i al di sop a l'assereticolo. della dislocazione sono compressi fra loro, e quelli al di sotto sono in trazione:questo viene riflesso nella leggera incurvatura per i piani di atomi verticali che si flettono intorno a questo extrapiano.L'a piezza za dall'asse della dislo azio e.di questa distorsione diminuisce con la distaEsiste un altro tipo di dislocazione, chiamato dislocazione a vite, nelle quali la regione superiore anteriore del cristalloscivola di una distanza interatomica a sinistra rispetto alla porzione inferiore. La maggior parte delle dislocazioni chesi trovano in un materiale cristallino non sono né a spigolo né a vite ma presentano i componenti di entrambe i tipi;queste vengono quindi chiamate dislocazioni
miste.L'’a piezza e la direzione della distorsione del reticolo associate con una dislocazione vengono espresse dal vettore di Burgers. A he se u a dislo azio e a ia di ezio e e atu a all’i te o del cristallo, il vettore di Burgers è lo stesso in tutti ipunti lungo il suo asse. Per i materiali metallici il vettore di Burgers di una dislocazione si orienta nella direzione cristallografica a maggioredensità atomica ed è di valore uguale alla distanza interatomica. L'’e e gia di u a dislocazione è proporzionale alla lunghezza della dislocazione e al vettore di Burgers. I difetti di superficie sono i bordi di grano ovvero il confine che separa due grani (cristalli che hanno differenteorientazione cristallografica) nei materiali policristallini. Un bordo geminato è un particolare tipo di bordo di grano attraverso cui vi è una simmetria speculare del reticolospe ula e ispetto agli ato i dall’alt acristallino: atomi da una parte del bordo.situati in posizione di immagineparte del bordo. La regione di materiale tra questi bordi è definita geminato.I difetti di
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