Introduzione ai materiali metallici

Formazione e deformazione plastica dei materiali

La formazione e la deformazione plastica dei materiali sono processi fondamentali che riguardano la struttura e le proprietà dei materiali. Durante la formazione, i materiali possono assumere diverse forme e strutture, mentre durante la deformazione plastica possono subire cambiamenti permanenti senza rompersi.

Esistono diversi stati di aggregazione della materia, come il solido, il liquido e il gassoso. I materiali solidi possono essere cristallini o amorfi, a seconda della disposizione degli atomi o delle molecole. I materiali cristallini hanno una struttura ordinata e regolare, mentre i materiali amorfi hanno una struttura disordinata.

La transizione da uno stato all'altro può avvenire attraverso passaggi di fase, come la fusione o l'evaporazione. Durante questi passaggi, le sostanze pure possono cambiare stato a temperatura costante e caratteristica in funzione della pressione, cedendo o acquistando una quantità costante di calore.

Lo stato gassoso è caratterizzato da una completa disorganizzazione delle particelle e da basse interazioni intramolecolari. Al contrario, lo stato solido è caratterizzato da una struttura ordinata e da forti interazioni tra le particelle.

La formazione e la deformazione plastica dei materiali sono processi complessi che influenzano le proprietà e le prestazioni dei materiali stessi. Comprendere questi processi è fondamentale per lo sviluppo e l'utilizzo di materiali avanzati in diversi settori.

dotato di un volume proprio• pressione, volume e temperatura sono legati tra loro• le molecole di un gas tendono a non aggregarsi ed occupare quindi il maggiore volume a disposizione.

Sistemi gassosi• molecole semplici, meglio senza dipoli;• bassa pressione;• alta temperatura

Stato liquido:• Esistono interazioni tra atomi e/o molecole che possono essere più o meno forti.• Tali interazioni possono essere:– puramente fisiche;– chimiche:• dipolari tra dipoli fluttuanti o dipoli permanenti;• legami chimici deboli veri e propri (legame adidorgeno).• Dalla forza di queste interazioni dipenderanno:– la densità;– la viscosità;– la temperatura di ebollizione e di solidificazione;– altre proprietà (costante dielettrica, potere solvente,...)• Più forti sono le interazioni fisiche (es. liquidi ad alto peso molecolare) e più il liquido sarà viscoso, denso ed avrà

alta temperatura di ebollizione.

• Uguale per l'interazione tra i dipoli: più forte è il momento dipolare e più il liquido sarà altobollente.
• Nei liquidi gli atomi e le molecole sono ancora in una forma disordinata (o caratterizzata da un ordine a corto raggio) ma si trovano già alla minima distanza possibile in grado di consentire ancora una certa libertà.
• Per questo motivo i liquidi non hanno proprietà meccaniche né consistenza (assumono la forma del recipiente che li contiene) ma sono praticamente incomprimibili.

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• Gli atomi o le molecole rimangono "congelati" nella loro posizione, senza presentare delle situazioni particolarmente ordinate.
• In prima approssimazione un solido amorfo può essere considerato

corrette del reticolo; – le interazioni tra gli atomi o le molecole; – la temperatura e la pressione del sistema. Stato liquido • Nel liquido, gli atomi, gli ioni o le molecole sono disposti in modo meno ordinato rispetto allo stato solido. Non esiste un reticolo cristallino definito. • Il liquido ha una viscosità finita, che dipende dalla temperatura e dalla natura delle particelle che lo compongono. • Il passaggio dallo stato solido a quello liquido avviene a una temperatura ben definita, chiamata temperatura di fusione, e con l'assorbimento di una quantità di calore costante, chiamato calore latente di fusione. Stato gassoso • Nel gas, gli atomi, gli ioni o le molecole sono disposti in modo completamente disordinato e si muovono liberamente nello spazio. • Il gas non ha una forma o un volume definiti e si espande per riempire completamente il contenitore che lo contiene. • La viscosità del gas è molto bassa e dipende principalmente dalla temperatura e dalla pressione. Stato plasma • Il plasma è uno stato della materia in cui gli atomi o le molecole sono ionizzati, cioè hanno perso o guadagnato elettroni, e si trovano in uno stato altamente energetico. • Il plasma è altamente conduttivo elettricamente e risponde alle forze elettromagnetiche. • Il plasma è presente ad alte temperature, come nel sole o nelle lampade al plasma. Stato condensato • Gli stati condensati includono il liquido e il solido. • In questi stati, gli atomi, gli ioni o le molecole sono più vicini tra loro rispetto allo stato gassoso e interagiscono tra loro in modo più intenso. • Gli stati condensati hanno una viscosità maggiore rispetto al gas e possono assumere forme definite (solido) o adattarsi alla forma del contenitore (liquido).sono occupate da molecole o parti di molecole.

Sono occupate da molecole che interagiscono tra loro con legami di tipo secondario (si confrontino ad esempio i punti di fusione). CNflvhh-M-e.RU SSA Biwi?-winNoraC ATNA .grow Niseisoooo( Awe re OwningRAGWEsempi di solidi cristalliniNaCl (solido ionico)i Cinco NO Are DA-e[ 6 NoOiOwiIIn MinursoOrrin' soLC – diamante (solido covalente)Polimorfismo o allotropia• Si parla di polimorfismo o allotropia, quando un solido cristallino può presentare più di una struttura cristallina in funzione di pressione e temperatura. nkiiun.ua ,Crimea MAMoonlitCOSTENA . qq.amitDNNfnM-'Mirisch Ofre inawon-sWAONE 49 I Aua thirdTuoPriusFine uDona . N.. AvowaldeIs CNSSAWNAWinn: -sCAMBIO oIL www.awaw , .,a, , .na,, .nd supiDILAIANONE AtoneiTENN CA d ✓ .( 20nA simmerNow NCAForever enema TENDA ADAWCWRANAN 'Cristalli e classi di simmetria• La possibilità di disporre in maniera diversa nello spazio atomi o ioni a formare dei cristalli non è infinita;•

Bravais ha studiato tutti i possibili modi di costruire il cristallo nello spazio sulla base delle "classi di simmetria"; • In questo modo è stato possibile costruire 14 reticoli, ogni solido cristallino cristallizza seguendo uno di questi reticoli 14 reticoli di Bravais • Sierra COSA~ • aviNa NA qwww.nri • ITNASimm AGWNNTODimonoclinicwonAravindArora usMineola 010mmnCAMRA trash .!m A ALAroma OinoCENT- AfaceGuiO .CUB ICA NOVOwereIs -0 isMAW orNA il , CO hoarseNASinaiDi -DiElevens ; it ): simmonsOiPlanChino CEN: Avirn . . Con quale criterio i metalli cristallizzano? • Non essendoci vincoli di angoli di legami e deplettroneutralità, i metalli seguono come unico criterio per la cristallizzazione l'ottimizzazione del riempimento • I metalli cristallizzano quindi cercando di massimizzare il volume occupato a parità di massa. Volume 're PiWES A Aron iriot (Miracle in UN) Cue MATENAVE AvroUNIN • Questo è il motivo per

Il quale le densità dei metalli sono le più elevate tra le varie classi di materiali. Is Di Primivon Parrish 'A NODiv pesoMA : Niroeaou Posizione di sfere rigide sul piano: Non riempiono perfettamente lo spazio sul piano, riempiono perfettamente lo spazio sul piano (virtualDiCaso UN:witAveni Nlsuccess'prau tii. NOVAPostANNOJA AirUniIOssDAMMOin SPANOLA Reticolo cubico a facce centrateToo wi PUNIC"l ENTIL I noDi OLN: face A,E' e winsUNA -Dewi :s.OwiTUE i AsanoCa ALSOe.CONTE COMPAII! Afridio.pocni )( SPAT i UUNOReticolo cubico a facce centratethisI, 10.0µteiean-uuoawawx.tlIt19,0 )Qawwali T.MILLEROi:NoreI XXoooIt Slonim : Nf Compadre DAo . IMihirNONEI OiOtr "cornerUNA Assi say O.OMinna : 1-o ,y athinkin AniTha:wCar spied ours tiTy →y IT ↳ I =DPAMELAMA :INANE CASAReticolo cubico a facce centrateofIRR .R T2 R2D= 23523g '^' Kiha a -: .Reticolo cubico a facce centrate• Il reticolo cubico a facce centrate è uno dei due

reticoli che consentono di riempire meglio lo spazio a disposizione

• Numero di coordinazione: 12
• Piano più denso (diagonale del cubo) DiCON DICEi In= Mim 1.1.01C-
• Frazione volume riempito 0.74