Appunti parte 1 di Materiali

AUMENTA

come IL

← →

✓

!

YIÈEIIIEEEI grano

7 GRANO

DIMENSIONE MEDIA

DIMINUIRE DEL

della

cristallino

e L

Sollecitato

= . della ASTM

soglia nonèilparamn norma ,

. del

analisi

dai

ricavato

quello immagine

ma microscopio ottico

al

(10-9)

DNONÉ nanometri

l' 15020

Vale FINTANTOCHE

EQUAZ INFERIORE a

.

Materiali nanostrutturati: dimensione media del grano cristallino è inferiore a 100 nanometri

Sono almeno 1000 volte più piccoli dei materiali soliti, dando degli effetti notevoli dal punto di vista della resistenza

meccanica (che aumenta) Si

Si possono vedere le strutture cristalline?

La tecnica di laboratorio si chiama diffrazione ai raggi X

che ci consente di identificare i composti, dandoci

informazioni sulla tipologia di reticolo cristallino, quindi

sui parametri reticolari.

EMETTITORE

DI LIA

RAGGI

X

Un emettitore di raggi X colpisce la

superficie del materiale (spesso si

usano polveri) inclinato di un angolo θ.

dj legge di Bragg

Secondo la

( )

nλ=2d sin(θ) i. d' della

onda

Iunghezza

a

parafmetro incidente

radiazione

monocromatica)

(

d

reticolare Posso rilevare con un apposito

→

Se sino DI

FENOMENO rilevatore la radiazione che torna

→

Zd indietro con angolo di incidenza

θ

DIFFRAZIONE

COSTRUTTIVA

FEN Di

I → Non riesco a misurare nulla in uscita.

.

#

Se sino DIFFRAZIONE

-7

Zd DISTRUTTIVA

Vengono poi costruiti dei diagrammi (che sono il risultato della prova

sperimentale), in cui in funzione dell'angolo di incidenza viene

riportata l'intensità del raggio rifratto che viene rilevato.

Ho delle zone "piatte" con intensità quasi nulla e dei picchi in

corrispondenza dei quali il segnale viene rilevato: in corrispondenza

di tali picchi viene soddisfatta la legge di Bragg.

Posso quindi calcolarmi i parametri reticolari.

Inoltre ciascun materiale/ composto ha un suo spettro: posso

identificare i materiali. Quindi confrontando gli spettri esistenti con il

risultato della prova sperimentale, posso capire di che tipo di

materiale si tratta. { Riassunto

Solidificazione e sottoraffreddamento più

di

grado «

più

soltoraffred basso

.

allo media del

dirne

store più

✓ cristallino

grano grande

stessa

composita )

( nucleari

prevale ←

piccoli influisce

più

cristallini

grani

ho sulle

ESTRINSECHE

prop

.

Processi tecnologici di fabbricazione basati su fusione colata e solidificazione. Possono essere processi di tipo "net

shape", cioè che danno come risultato il componente nella forma progettata, oppure dei processi che danno come

risultato dei semilavorati solidi, i quali sono poi portati alle forme desiderate (mediante deformazione plastica o

processi di lavorazione alle macchine utensili).

Parto dalla fase liquida (che ha temperatura superiore a quella del equilibrio liquido-solido) e la pongo a una

temperatura inferiore: faccio avvenire il processo di solidificazione

1

alta bassa la temperatura

più

temperatura favorirà equilibrio

di di

quella

rispetto

hq

equilibrio sol a

Tea

- T

. -

Grado di sotto raffreddamento: temperatura di equilibrio - temperatura a cui porto la massa fusa per farla solidificare

I fenomeni coinvolti nel processo di solidificazione sono due:

-nucleazione (dentro la massa fusa,in corrispondenza delle pareti o di impurezze, si iniziano a formare dei nuclei di

solido)

-crescita dei nuclei

Se utilizzo un grado di sotto raffreddamento più alto (rispetto ad un altro) posso avere una maggiore/minore influenza

della nuclezione rispetto alla crescita?

Es. Acqua nel freezer a temperatura -30° rispetto a -18°: si formeranno più nuclei di solido se il grado di

raffreddamento è più alto.

All'aumentare del grado di sotto raffreddamento prevale la nucleazione rispetto alla crescita

↳ composizione ottima

Alla

INVARIANTE RISPETTO

Per essere stabili, i nuclei che si devono formare devono un avere un raggio minimo: il raggio critico

La nucleazione può essere

-omogenea: i nuclei stabili si formano uniformemente al interno della massa di tutto il materiale

-eterogenea: tipica della pratica industriale, i nuclei si formano inizialmente soprattutto in corrispondenza di

impurezze o delle parti del recipiente che contiene la massa fusa RAFFREDAM

DI

PROCESSO

>

f COMINCERÀ dalle

÷:[÷:[

: .

:

÷

solidificata massa

Ultima della

CUORE

=

dalla )

Fusa

tempere

di

valore

È STESSO

C'

NON PUNTO

PER

punto GRADO SOTTO RAFF

DI

IL

→ È più in

consistente

Zone

3 pareti

corrisponde delle

grani piccoli

+

→

crescita

prevale

← su

nucleare

massa

fusa

azione →

nude prevale -

che crescita

sulla grani

grandi

+

VIENE

CALORE

IL DALLE

ESTRATTO assi a-

EQUI

RECIPIENTE

DEL

PARETI chimiche

-

- compositive

= di

processi

dai

derivano

→

impatta diverse

pop

solidificare →

dirham .

richiedono

→

su ci

→

AVERE trattamenti

PER

DIMENSIONE

→

⇐ uguale

dei grano

CRISTALLINO

media

servono del

( )

termici prendo materiale

il

è che

alberi conto

un

100

fare

voglio gomito →

es

per a

questo processo

se con

problema .

: da

dalla centrale

parte altro

un

,

periferica

quella

diversa sarà resistenza

la diversa la

è

se

→ grana alteranti

ESEMPIO

ECCEZ . Patate di turbina >

degli

perimetri

aeromobili cisono

eliminati

se . .

> →

bordi

Permanente

DEFORMA .

dei

accusa bordi

processi sono

CONDIZIONATI dallo

single SLITTAMENTO DI

sul

onorano

Crystal ' altro

[ Ruota souecraz

→ 450

PIANI

SUI DI

Cshleldt

)

SELETTORE

8- Tmax

Elicoidale

Ènne

µ

cristallino esonerati

Poli solidificato noboididigrano DI Taglio

metallo fuso

direzionale NUMEROSITÀ BORDI

DEI

LA È

GRANO

DI MOLTO

bordidigranoll grande

unico interiore

grano

Posso controllare le modalità con cui i processi di nucleazione e crescita avvengono controllando le modalità con

cui estraggo il calore. Posso attivare due forme di solidificazione speciali: solidificazione direzionale (DS) e

solidificazione a cristallo singolo (SC).

DS

Se abbiamo lo stampo in cui versiamo dentro il metallo fuso, che ha la forma della paletta di turbina che voglio

realizzare, se faccio avvenire la solidificazione estraendo dal forno tutto insieme lo stampo: paletta policristallina.

Se estraggo dal forno progressivamente (estraendo calore dalla base, in direzione normale alla base) allora la

direzione di crescita sarà la stessa con verso opposto (di quella di estrazione del calore). Si cominciano a formare

i grani in maniera equiassica, cioè parallela.

Anche i bordi di grano sono tra loro paralleli.

SC

Se aggiungo un altra variante a prima (guarda 3 figura) : grani paralleli, di questi solo uno riesce entrare nelle

selettore elicoidale Nando luogo alla formazione di un unico cristallo (grano), non ho bordi di grano: struttura a

cristallo singolo

Cambiando la microstruttura senza cambiare la composizione, ho proprietà meccaniche diverse

Proprietà estrinseca del materiale sostanza

Incrimina pura

per

:

f) leghe

ora per

→ : =

- ] !

→

→ -

( ↳

) LEGHE

←

pure

sosta }

→ / spazio

piano

rapp.sn cartesiano

→ → si software

con

,

→ COSTANTE

PRESS -

① semplifica

← si linee di equilibrio

✓

SOSTANZA

- pura

acqua

per

pendenza

→ FASEVAPOTZE

interesse

pieno

negativa agli

Associata solidificazione

→

EQUILIBRI solidificazione

processo

ORDINATE solida

STRUTTURE Fase

IN

# AMORFI

SOLIDI discontinua

NO

Transizione →

→

del volume

variaz -

f- specifico

4T

\ solido

Teq hq

" -

discontinuità

=

⑤ 2020

ottobre

Diagrammi di fase

Ci consentono di studiare gli equilibri di riscaldamento e raffreddamento in termini di presenza, quantità, tipologia,

composizione delle fasi solide.

I materiali che studieremo saranno principalmente soluzioni in base solida, materiali fatti da almeno due tipologie di

atomi diversi (leghe).

Leghe: possono essere di due tipi:

tipo sostituzionale

-di

Atomi diversi rispetto al materiale base in alcune posizioni reticolari (si sostituisce l'atomo base in qualche posizione

reticolare, con un atomo diverso)

Regole di Hume-Rotherham descrivono le condizioni per l'esistenza di una lega costituzionale

Due metalli per dare leghe metalliche devono:

-avere raggi atomici che non differiscono per più del 15%

I

1 )

-essere isomorfi entrambi

( CFC

di base del

2 cristallino

struttura reticolo

I stessa

→ es .

-possedere elettronegatività simile dobbiamo ( )

andare

legame

mantenere metallico

i

} ionico

quello

verso

→ non

-possedere la stessa valenza

4 I

-di tipo interstiziale

Infilare atomi di un altra sostanza in un reticolo cristallino (se c'entra nello spazio vuoto): il raggio atomico del secondo

elemento deve essere compatibile con la dimensione degli spazi vuoti della cella unitaria.

↳

Leghe metalliche- diagrammi di stato o di fase SOLUBILITÀ

finito LIMITE DI

sono un numero →

-binari, miscibilità completa eutettoidico)

-binari, miscibilità nulla o parziale (eutettico/ )

Feec

ES ( acciai

negli

sempre

sono

ci

- .

↳ di

2 elementi piccolo

↳ negli spazi

entra )

del CCC

CFC

( dip da

vuoti te o

.

condizioni EQUILIBRIO

DI )

(

BIDIMENSIONALE

GRAFICO SISTEMA BINARI ( )