Domande esame Tecnologie dei materiali

1- descrivi sinteticamente le prorpietà più importanti dei materiali metallici, ceramici e polimerici.

I materiali metallici sono costituiti da atomi di metalli con possibile aggiunta di atomi di non

metalli legati tra loro dal legame di tipo metallico che consente di avere una struttura cristallina

compatta, quindi un elevata densità, il modulo di elasticità abbastanza alto, un elevata duttilità

una resistenza meccanica abbastanza alta e anche un elevata conducibilità elettrica e termica. I

materiali polimerici sono molecole organiche costituite prevalentemente da atomi di carbonio e

idrogeno con possibile presenza di ossigeno azoto bromo cloro ecc… sono formati da lunghe

catene molecolari influenzate dalla temperatura. Sono materiali con una densità bassa, una bassa

conducibilità elettrica, termica e acustica, una buona resistenza a corrosione, un basso modulo di

elasticità, una bassa resistenza meccanica e durezza con alta duttilità ma è presente anche una

buona componente di fragilità. I materiali ceramici sono materiali inorganici costituiti da atomi di

metalli e non metalli uniti da legami ionici e/o covalenti. Sono caratterizzati da una densità medio

bassa, un alto modulo di elasticità un elevata durezza, una scarsa resistenza a trazione ma

elevata resistenza a compressione, un elevata fragilità e sono inoltre isolanti termici ed elettrici

resistenti ad alte temperature.

2- cosa si intende per duttilità di un materiale? Quali sono le caratteristiche della rottura

duttile?

La duttilità di un materiale è la capacità di deformarsi plasticamente sotto carico prima di

sopraggiungere a rottura. La rottura avviene dopo un estesa deformazione elastica:

Sul provino inizia la stirazione e si producono dei micromoti all’interno della zona strizionata, i

micromoti formano un cricca nel centro del provino che si propaga verso la superficie e infine

quando la cricca si avvicina alla superficie si verifica la rottura detta coppa cono.

3- descrivere come la presenza di una seconda fase influenza le caratteristiche meccaniche di

una lega metallica fornendo esempi.

La presenza di una seconda fase è un metodo che serve per rendere il materiale più resistente

creando ostacoli allo spostamento delle dislocazioni e non è altro che l’aggiunta ad un metallo

base di altri atomi di carattere metallico o non metallico. Come esempio possiamo nominare le

leghe, nello specifico l’ alluminio che una volta divenato lega ha un aumento delle sue proprietà

meccaniche.

4- descrivi il legame covalente e illustra come influenza le prorpietà dei materiali in cui è

presente

Si instaura tra atomi che hanno valori circa uguali di affinità elettronica e potenziale di

ionizzazione. Gli elettroni di valenza sono condivisi dai due nuclei adiacenti ma senza un

trasferimento permanente di carica in modo da avere una configurazione elettronica stabile. (Il

legame covalente è caratteristico dei materiali polimerici e può essere anche presente nei

ceramici) le prorpietà dei mtaeriali tenuti insieme da legame covalente sono: alta energia di

legame, alta temperatura di fusione, isolante termico ed elettrico, bassa densità duro e fragile.

5- disegna e commenta il diagramma sforzo deformazione di un polimero termoplastico semi

cristallino che venga impiegato al di sotto della Tg

Per T<Tg il comportamento della fase amorfa è di tipo vetroso e per la fase cristallina è rigido

e resistente nel complessi si ha quindi un polimero rigido ma fragile.

6- cosa di intende per comportamento viscoelastico

Avere un comportamento viscoelastico significa avere un comportamento elastico dipendente dal

tempo e anche dalla temperatura. E’ una caratteristica legata alla struttura interna poiché

prima di arrivare a distanziare gli atomi stessi, lo sforzo applicato è impiegato per srotolare le

catene. Il comportamento viscoelastico si può determinare tramite la prova di creep e/o la

prova di rilassamento. I polimeri termoplastici hanno quindi deformazioni: -> elastiche e viscose

7- descrivi le tecnologie di fabbricazione di un manufatto ad alata complessità di forma di un

materiale termoindurente

Colata reattiva: si parte da polimeri a basso peso molecolare che vengono inseriti nello stampo e

si fa in modo che all’interno di questo avvenga la reticolazzione. Stampaggio per trasferimento:

la resina pre riscaldata viene spinto dalla camera esterna alla cavità dello stampo tramite un

pistone attraverso un sistema di canali di alimentazione. Stampaggio ad iniezione

8- descrivi le materi prime utilizzate e la tecnologia di fabbricazione di un manufatto ceramico

tradizionale

I ceramici tradizionali sono ottenuti da materie prime diffuse i natura principalmente argille e

sabbie silicee. Nelle tecnologie di fabbricazione si ha un primo step in cui si prepara le polveri e

si aggiungono dei additivi/ plastificanti e poi si deforma il paternale tramite una lavorazione

che può essere di pressatura, estrusione, colaggio, iniezione o disposizione su nastro continuo.

Ed infine si ha il processo di sinterizzazione.

9- descrivi le caratteristiche e per applicazioni delle leghe di alluminio

L’aggiunta di elementi di lega è in grado di cambiare le prorpietà dell’ alluminio sopratutto

migliorano le caratteristiche meccaniche e migliorano la colabilità. La maggior parte delle leghe

di alluminio vengono deformate per deformazione plastica. Le leghe di alluminio sono buoni

conduttori elettrici e sono molto duttili, possiedono un alta riflettività, sono compatibili con

prodotti alimentari e inoltre non sono magnetiche

10-descrivi il legame dipolare e illustra come influenza le prop dei materiali in cui è presente

Nel legame dipolare gli atomi sono globalmente neutri e normalmente hanno una distribuzione

simmetrica della cariche elettriche ma in particolari circostanze è possibile che la distribuzione

spaziale diventi asimmetrica creando un dipolo i quali interagiscono tra di loro tramite forze

elettrostatiche. Questi legami portano i materiali ad avere una bassa energia di legame, una

bassa temp di fusione, essere isolanti elettrici e termici ed ad avere una bassa densità.

11- descrivi le principali tecnologie di lavorazione di un manufattoo con bassa complessità di

forma di un polimero termoindurente

Stampaggio per compressione: il polimero è riscaldato all’interno dello stampo ed è applicata una

pressione che viene mantenuta insiem alla temperatura al fine di avere la reticolazzione del pezzo.

Estrusione: il materiale è posto all’interno di un cilindro cavo con vite rotante sottoforma di grani

e per effetto della rotazione e del riscaldamento fonde e viene fatto uscire dal foro che da la

forma all’oggetto.

Stampaggio rotazionale: polvere polimerica posta nello stampo che dopo essere chiuso e riscaldato

viene fatto ruotare rispetto a due assi simultaneamente così il polimero aderirà alle pareti dello

stampo creando un guscio cavo.

12- materie prime utilizzate e la tecnologia di fabbricazione di un manufatto in vetro

Un vetro è formato da diverse materie prime combinate: vetrificanti (sabbie silicee), fondenti

(ossidi alcalini e alcalino terrosi) e additivi. Le tecnologie di lavorazione dei vetri si dividono in fasi:

la macinazione, dosaggio e miscelazione delle materie prime scelte; la fusione in forni a riverbero

continui o discontinui, dopodiché si aggiungono additivi che inibiscono la devetrificazione e infine si

ha la formatura che può avvenire tramite processi di galleggiamento, soffiatura, pressatura e

filatura.

13- cosa si intendee per incrudimento? Quali sono gli effetti sulle car meccaniche di un materiale

metallico?

L’incrudimento è il fenomeno che avviene quando è necessario applicare uno sforzo maggiore per

deformare ulteriormente il materiale. Per effetto della forza applicata si verificherà un aumento

delle dislocazioni durante lo scorrimento le quali sono meno mobili e quindi si ha un aumento dello

sforzo necessario per determinare una nuova deformazione il che porta ad un miglioramento della

caratteristiche meccaniche del materiale.

14- legame metallico e le prop dei materiali in cui è presente

Nel legame metallico gli atomi sono cosi vicini che gli elettroni di valenza sono attratti dai nuclei

che hanno intorno. Gli elettroni di valenza sono quindi debolmente legati a ioni positivi e possono

muoversi facilmente senza però distruggere i legami. Il legame non è direzionale ciò implica un

alta deformabilità. Inoltre i materiali caratterizzati da questo legame hanno una bassa energia di

legame e, un abbastanza alta temperatura di fusione, sono conduttori termici ed elettrici, hanno

un alta densità e sono duttili.

14- fragilità di un materiale e caratteristiche di rottura.

Per fragilità si intende la tendenza di un materiale a rottura dopo

una scarsa o nulla deformazione plastica e quindi c’è la propagazione

di una frattura (cricca) e la superficie di questa è relativamente piana.

Rottura in cui il punto di snervamento coincide con la frattura.

15- descrivi il materiale ionico e come influenza le proprietà dei

materiali in cui è presente

Si instaura tra atomi con bassa energia di ionizzazione e atomi con

affinità elettronica alta. I primi tendono a cedere elettroni ai secondi

per cui si ha la formazione di ioni positivi e. Negativi i quelli

influenzano le geometrie che si possono ottenere. Influenzano i

materiali che ne sono costituiti caratterizzandoli con alta energia di

legame, alta temperatura di fusione, bassa densità. I materiali sono

anche isolanti termici ed elettrici, duri e fragili

16- descrivi l’influenza della dimensione del grano sulla resistenza meccanica di un mat metallico

Si può operare sulla dimensione ci grani di cristalli presenti nel materiale metallico. Se si ha una

linea di dislocazione quando questa arriva al bordo del grano questa si fermerà poiché deve

trovare un altro piano su cui riesce a muoversi. Più piccoli sono i grani cristallini maggiore è lo

sforzo che si riesce ad ottenere. A parità di volume conviene avere grani piu piccoli poiché si

aumenta la superficie degli ostacoli delle linee di dislocazione.

17- modulo di elasticità di un materiale e come può essere determinato

Il modulo di elasticità è la resistenza che il materiale oppone ad una deformazione di tipo

elastico non permanete. Viene determinato dalla frazione tra sforzo e deformazione. Varia al

variare della temperatura e dipende anche dalla forza di legame.

18- caratteristiche dei termoplastici

I termoplastici sono polimeri plasmabili per effetto del calore; sono caratterizzati da catene

lineari o ramificate legate tra loro con legami di tipo debole. Hanno strutture semi cristalline o

amorfe e il loro riscaldamento provoca il rammollimento quindi la plasmabilità quindi la

viscoelasticità.

19- principali caratteristiche di una lega metallica peer poter essere formata in fonderia?

Il prodotto finito o semi finito è ottenuto dalla solidificazione di una lega metallica liquida colata

in forma. Le caratteristiche richieste alle leghe sono: buona colabilità, basso ritiro, insolubilità di

elementi inquinanti. Lo stampo deve avere una temperatura di fusione maggiore di quella delle

leghe metalliche fuse perciò può essere realizzato in terra/sabbia (fusione in terra), lega

metallica (fusione in conchiglia), materiali altamente refrattari (fusione a cera persa).

File 2

1- i materiali metallici sono costituiti da atomi di metalli con possibile aggiunta di atomi di non

metalli legati tra loro da un legame di tipo metallico, il quale consente di aver una struttura

cstistallina compatta che comporta un alta denstà, modulo di elasticità abbastanza alto, un

elevata duttilità, una temperatura di fusione inferiore a quella dei ceramici ma comunque alta,

una buona resistenza meccanica e un elevata conducibilità termica e elettrica.

I materiali polimerici sono molecole organiche costituite perevalentemente da atomi di carbonio

ed idrogeno con possibile presenza di ossigeno, azoto o altri elementi quali cloro,bromo ecc legati

tra loro con legami covalenti intra molecolari e legami secondari tra le catene. Hanno una densità

bassa, come la conducibilità elettrica e termica. Hanno una buona resistenza a corrosione, un

ottima colabilità e trasparenza

I materiali ceramici sono materiali inorganici costituiti da atomi di metalli e non metalli uniti da

legami ionici e/o covalenti. La strutturapuò essere porosa o compatta, la densità è medio bassa,

il modulo di elasticità è elevato, sono estremamente duri, sono fragili, hanno un elevata

temperatura di fusione e sono isolanti termici ed elettrici.

2- sforzo a snervamento cos’è e come si determina

Lo sforzo a snervamento è il massimo sforzo prima dell’inizio della deformazione plastica. Al di

sotto di questo sforzo il materiale ha un comportamento elastico poichè la deformazione prodott

viene completamente recuperata. Si considera come carico di snervamento convenzionale il

carico che da una deformazione dello 0.2% e tale carico si determina graficamente

dall’intersezione della curva sforzo deformazione con la retta parallela al tratto iniziale elastico

tracciata a partire dalla deformazione dello 0.2%.

3- duttilità e fragilità cosa sono?

La duttilità di un mtateriale è una proprietà m