Appunti delle lezioni

Scienza e

tecnologia dei

materiali

Appunti delle lezioni prof.ssa Vitale

A cura di Nicola Elia

POLITECNICO DI TORINO

Sommario

INTRODUZIONE .......................................................................................................................................................... 5

CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI ............................................................................................................................... 5

C ............................................................................................................................................................ 5

LASSI DI MATERIALI

P ..................................................................................................................................................... 6

ROPRIETÀ DEI MATERIALI

C ................................................................................................................. 6

LASSIFICAZIONE DEI MATERIALI PER TIPO DI LEGAME

STRUTTURA ATOMICA E LEGAMI INTERATOMICI ........................................................................................................ 7

L ................................................................................................................................... 7

EGAME METALLICO E SOLIDI METALLICI

L .............................................................................................................................................. 7

EGAME IONICO E SOLIDI IONICI

L ................................................................................................................................. 7

EGAME COVALENTE E SOLIDI COVALENTI

L V W ............................................................................................................................... 7

EGAMI SECONDARI O DI AN DER AALS

L ..................................................................................................................................................................... 7

EGAMI MISTI

I SOLIDI: CONCETTI DI CHIMICA .................................................................................................................................. 8

I : ......................................................................................................................... 8

NTRODUZIONE CRISTALLI E CELLE ELEMENTARI

D ....................................................................................................................................... 9

IREZIONI E PIANI CRISTALLOGRAFICI

Fattore di compattazione atomica (FCA) ................................................................................................................. 10

Impilaggio dei piani .................................................................................................................................................. 10

Densità teorica ......................................................................................................................................................... 10

I SOLIDI: STRUTTURA CRISTALLINA (RICHIAMI DI CHIMICA) .......................................................................................11

I ................................................................................................................................................................. 11

NTRODUZIONE

S : .................................................................................................... 11

TATI DI AGGREGAZIONE SOLIDI CRISTALLINI E SOLIDI AMORFI

M ...................................................................................................................... 11

ATERIALI MONOCRISTALLINI E POLICRISTALLINI

A ............................................................................................................................................. 12

LLOTROPIA E POLIMORFISMO

S .................................................................................................................................... 12

TRUTTURA CRISTALLINA DEI METALLI

S .................................................................................................................................... 12

TRUTTURA DEI MATERIALI CERAMICI

C ................................................................................................................................................................ 13

RISTALLI IONICI

S ........................................................................................................................ 14

ITI INTERSTIZIALI TETRAEDRICI ED OTTAEDRICI

Strutture di tipo AX................................................................................................................................................... 14

Strutture di tipo A X ............................................................................................................................................... 14

m p

Strutture di tipo A B X ............................................................................................................................................ 14

m n p

D .............................................................................................................................................................. 15

ENSITÀ TEORICA

S ...................................................................................................................... 15

OLIDI COVALENTI E ALLOTROPIA DEL CARBONIO

S .................................................................................................................................. 16

TRUTTURA DEI MATERIALI POLIMERICI

Polimeri termoplastici e termoindurenti .................................................................................................................. 17

Cristallinità dei polimeri ........................................................................................................................................... 17

DIFETTI ......................................................................................................................................................................18

D .............................................................................................................................................................. 19

IFETTI PUNTUALI

Vacanze .................................................................................................................................................................... 19

Interstiziali ................................................................................................................................................................ 19

Sostituzionali ............................................................................................................................................................ 19

D ...................................................................................................................................... 20

IFETTI PUNTUALI NEI SOLIDI IONICI

SOLUZIONI SOLIDE E FASI INTERMEDIE ......................................................................................................................21

S ........................................................................................................................................... 21

OLUZIONI SOLIDE INTERSTIZIALI

S ....................................................................................................................................... 21

OLUZIONI SOLIDE SOSTITUZIONALI

DIFETTI LINEARI: LE DISLOCAZIONI ............................................................................................................................23

DIFETTI INTERFACCIALI ..............................................................................................................................................25

1

S ............................................................................................................................................................ 25

UPERFICI ESTERNE

B ............................................................................................................................................................... 25

ORDI DI GRANO

DIFFUSIONE ...............................................................................................................................................................25

M ........................................................................................................................................... 25

ECCANISMI DELLA DIFFUSIONE

F : ........................................................................................................... 26

LUSSO DI DIFFUSIONE DIFFUSIONE STAZIONARIA E NON

F ............................................................................................................................. 26

ATTORI CHE INFLUENZANO LA DIFFUSIONE

D .................................................................................................. 27

IFFUSIONE NEI CRISTALLI IONICI E DIFETTI NEI CRISTALLI IONICI

G ........................................................................................................................................... 27

IUNZIONE ALLO STATO SOLIDO

S ............................................................................................................................................................... 27

INTERIZZAZIONE

S ................................................................................................................................................................. 27

EGREGAZIONE

C ........................................................................................................................................................... 27

RESCITA DEI GRANI

D S ........................................................................................................................................................... 27

ROGAGGIO ILICIO

A ’ : ....................................................................................................................... 28

CCIAI RESISTENTI ALL USURA CEMENTAZIONE

NUCLEAZIONE E CRESCITA .........................................................................................................................................29

C ? ........................................................................................................................... 29

OSA SONO E COME SI FORMANO I NUCLEI

N ............................................................................................................................ 29

UCLEAZIONE OMOGENEA ED ETEROGENEA

C : .......................................................................................................................................... 30

RESCITA DEI GRANI STRUTTURA

I .............................................................................................................................................. 30

NGROSSAMENTO DEL GRANO

S .................................................................................................................................... 30

OLIDIFICAZIONE DEI MONOCRISTALLI

DIAGRAMMI DI STATO BINARI ..................................................................................................................................32

R , G ( ) ................................................................................................................ 32

EGOLA DELLE FASI O REGOLA DI IBBS VARIANZA

M ........................................................................................................................... 33

ISCIBILITÀ COMPLETA ALLO STATO SOLIDO

Come si costruisce? .................................................................................................................................................. 33

Come si legge? ......................................................................................................................................................... 34

Come evolve la microstruttura? ............................................................................................................................... 36

M : ’ ............................................................................................ 37

ISCIBILITÀ NULLA ALLO STATO SOLIDO PRESENZA DELL EUTETTICO

Come si legge? ......................................................................................................................................................... 37

L ......................................................................................................................................................... 39

IMITE DI SOLUBILITÀ

C .................................................................................................................................................. 40

URVE DI ANALISI TERMICA

P ( )....................................................................................... 41

ARZIALE SOLUBILITÀ ALLO STATO SOLIDO PRESENZA DI UN EUTETTICO

Come si legge? ......................................................................................................................................................... 41

Come evolve la microstruttura? ............................................................................................................................... 43

P ( ) .................................................................................... 45

ARZIALE SOLUBILITÀ ALLO STATO SOLIDO PRESENZA DI UN PERITETTICO

E ? .................................................................................................................................................... 45

GLI ALTRI DIAGRAMMI

COMPORTAMENTO ELASTICO ...................................................................................................................................46

P .................................................................................................................................................... 46

ROPRIETÀ MECCANICHE

S .................................................................................................................................................... 46

TATI DI SOLLECITAZIONE

P ........................................................................................................................................................... 47

ROVA DI TRAZIONE

D ................................................................................................................................................... 48

EFORMAZIONE ELASTICA

Campo elastico lineare ............................................................................................................................................. 48

Campo elastico non lineare ...................................................................................................................................... 48

Comportamento microscopico ................................................................................................................................. 48

Campo anelastico ..................................................................................................................................................... 49

Rapporto di Poisson ................................................................................................................................................. 49

D ................................................................................................................................................... 50

EFORMAZIONE PLASTICA

Moto delle dislocazioni ............................................................................................................................................ 50

S ................................................................................................................................................................. 53

NERVAMENTO

I ................................................................................................................................................................ 54

NCRUDIMENTO

S ........................................................................................................................................................................ 54

TRIZIONE

D ........................................................................................................................................................................ 55

UTTILITÀ 2

F ........................................................................................................................................................................ 56

RATTURA

MECCANISMI DI RAFFORZAMENTO DEI MATERIALI ...................................................................................................57

A .................................................................................................................................................. 57

FFINAMENTO DEL GRANO

I ...................................................................................................... 58

NDURIMENTO PER FORMAZIONE DI UNA SOLUZIONE SOLIDA

R ............................................................................................................... 58

AFFORZAMENTO PER DISPERSIONE DI SECONDE FASI

R ...................................................................................................................................... 59

AFFORZAMENTO PER DISPERSIONE

I ................................................................................................................................................................ 60

NCRUDIMENTO

M ................................................................................................................................... 60

ODIFICHE DELLA FORMA DEL GRANO

TENACITÀ ..................................................................................................................................................................61

R .............................................................................................................................................. 61

ESISTENZA A COMPRESSIONE

P .......................................................................................................................................................... 61

ROVA DI FLESSIONE

M ........................................................................................... 61

ECCANISMI DI DEFORMAZIONE PLASTICA NEI CERAMICI CRISTALLINI

M ................................................................................................................ 62

ECCANISMI DI DEFORMAZIONE PLASTICA NEI VETRI

C ...................................................................................................................................