Scienza dei materiali

AFFIDABILITÀ DEI

MATERIALI

2719118 UNiRoMAl.it

STEFnnO.NATAli

06144585789

25789

AFFMAT che

quello

OGGETTO mi serve

le mail

per Di

TESTO SMITH

Riferimento DEI

scienza TECNOLOGIA

E MATERIALI

Materiale atomi

di

aggregato

stato

in gassoso

essere

può liquido

solido

volume

ha forma

né né

gassoso non

propri

volume

liquido ha forma propria

ma non

ha volume

solida forma propria

e

Definizioni ingegneristiche

poco materiale

qual

solido

Definisco che

tensioni o

sopporta a

liquido 6

sopporta ma non

né

né 6

sopporta

gas

Quand'è materiale

affidabile un 1

A il

fronte materiale

di lavoro

un

mi maniera

risponda affidabile

lavoro

VÈLA Risposta

forma di

può descritto sotto

essere

Energia meccanica la

anche

Energia termica tempra

energia

trasferimento di

è termica

un materiale

il

cui rispondere

può

a male

bene o

Energia alterazione

chimica dovuta

anch'essa

all'ambiente benefica danneggiante

due forme

Energia radiante di

neutrini

energia elettromagnetica

radiazione

lenti trasmutazione del

neutrini

Li He

diventa il

dentro

perché porosità

crea

materiale

questo veloci disloca

formazione di

neutrini il

nifragiliscono

sessili che

zioni

materiale

dislocazione che può

non scorrere slide

glossile da

che può scorrere

chimica forma

Energia corrosione

nel

di ossido di

zione perdita

senso

necessariamente

di e non Me

Me 0 02

si g

tipo

ma Ens

5

Zn a 9

g

Energia termica dobbiamo ricordare

la ricristallizazziomaT

temperatura di

LsQ4 Tf Tre tra

transizione

di fragile

tenace

da comportamento uno

a

un lavoro

di noi

per

auge

7 Ovviamente ogni

TR

TRANS materiale ha

µ il suo range

affidabilità

CREEP di

FRAGILE fare

Energia meccanica possiamo

tale la del

studio che risposta

uno sia

materiale elastica seconda

a

plastica deii'uso

rottura

MATERIALE

caratterizzazione DEL Cuza Al

chimica

composizione GRANI

dimensione Ce la

fasi loro distribuzione

di

numero

distribuzione l'affidabilità

controlla

materiale

del devo

perché sapere

l'utilizzo

Nel

fare

che panettone

devo

ne tutti

canditi nella

se distribuisco i materiale

inferiore bene

parte Il

va

non

male

è fatto

Prendiamo atomi

filari

dei di a

Piano B

piano

000000 piano ez

sfalsato rispetto

A

B

a e

In generale avere

posso

delle cadenze tipi

due

di

BABA

ABA

ABC ABC ABC

Quando filone

dal primo vado

parto e

fare

il secondo

costruire

a anche

posso

a

si Ecc Ec

precedente

nella era

invece

Massimagfffartezza

0000 citato corro

a

centrato

O ADABAB

ESAGONALE ABABAD

compatto corico A FACCE

CENTRATE

ABCABC.AE

ELEMENTARE

CENA CFC EC

CCC I

Tt a ÈÈ

ÈI

Fifa p

io

ao i

a al

da a

l

o a.ae

i 1 i Ni

Fa Ti Zn

1 i An

Mn

i Cd

è

atomo

ogni Cn

vola

condiviso

laghi angoli V

si W

No

G

ti

Fa

Allotropia ferro

del titanio

Fe Passando

CCC C

911 da

configurazione

una

CFC 911 C all'altra dopo

dilatato

essersi con

l'aumento io

della T

Ti CCC 885 C

7 ferro contrae infatti

si da Configni

passa una

EC 885 0C nazione compatta

meno

compatta

più

e una

2819118 metallici

Materiali polimerici

ceramici

compositi

Le metallo

materie perfetta il

è rifatti

non

ha stati

in degli

generale difettivi

La parola associato

italiano

difetto in è metellus

mentre mi

malfunzionamento

a un

già che

qualcosa

associata altera

è a

il Possiamo

cristallino

reticolo classificare

difetti

i mi

di punto

linea

di volume

superficie

di il

DI PUNTO delle

numero vacanze

si descrivere

può

vacanze tramite una

µ Arrhenius

di

legge

i

È È

Noe

Me

No di

numero

interstiziale

Alto riferimento atomi

di

Ioro che

quelli A energia

cambiano posizione e

iniziale

della zona

anno

quella dove sono

ci

a LEGA

molte vacanze

Tutti il

elementi metallo

che

gli inquinano

detti impurezze Se di

sono trovare

invece

lo

l'elemento ho

allora

io

inserisco

elemento In

collegante

detto ogni

un caso

la denominazione quantità

dalla

è indipendente sostituzionale

00 è difetto altro

un un

elemento posizionarsi su vacanza

a

va una

Difetto interstiziale

molto piccolo

atomi cane

N

C 0

Allegare volutamente

significa difetti

creare

al fine l'affidabilità

modificare

di

Di superficie volume

Prendiamo materiale metallico che

un

fonde zinco

bassa temperatura 4199

a IE à

assorta fenomeno

al

bordo

delgrano gli

nmeleazione

della la

formare

cominciano cella

atomi e

a

ha colore

si da

di

cessazione

un

parare manetta

materiale

la

do T del

dunque

Quindi

aumenta riannuentra i

se supera

419 è la più

sta

struttura

così

se

e non

Tuttavia

ui fonde

equilibrio noi

ancora

ma

dall'esterno stiamo raffreddando

ancora da

nucleazione

quindi qualche

eri ancora parte

la

che colore

stessa di

cessazione

genera

che costui

abbiamo visto a

prima

Quindi raffredda

DT di

imporre

devo sotto

un

il

tale

mento abbia

nucleo

cui

per una

dimensione sufficiente

antico

raggio

un a

L'esistenza del raggio

svilupparsi antico

dipende da della

la lega

purezza

la solidificando

mi ora

ami

situazione

la avvicina

Tipicamente rielezione

principalmente

soluzione

ai di

bordi c'è

dove una con

è basso

l'energia più

e dove difetti

tinnitato dove ci dei

sono

Quindi nucleazione

abbiamo eterogenea

una

partire

che da

avviene a

la crogiolo

del

superficie

elementi difettivi

gli il il

Raggiunto critico materiale

raggio

solidifica Zn

è

esagonale compatto

come

Ogni nucleo solidificazione

di orientato

è ea

nEI

i

lettori.IT

solidificato vi corrisponderà

BORDO Del bordi c'è

dei

Za distorsione

Grano nel

continuità

ci deve

perché essere nel

tonale la resistenza

garantisce

che macca

nice 1

di dudensione del

NI resistenza

grano meccanica

Di linea sollecito

se con la

allora

una

la DISLOCAZIONE dislocazioni si

à

e plasticamente

deforma

si

Per delle

il

ridurre movimento

dislocazioni agire così

posso

il

1 restringo grano

il dislocazioni

2 aumento incrudiva

di

no

3 altri atomi

disperdo

4 atomi

altri

di

precipitazione

5 poligonalizzazione

rafforzamento per

4110118 e

mesetto Affetta

Ee

µ ho zona a

fonema contenuto cuore

deniers

gotico

ÈTTI che

Del reagiscono

noi

lire

nei 1 Ee energia

esterna

Ei

All'interno Energia

del ci

grano ultima

GRANI

SUB

delle dette

sono zone

A livello Colorato

energia

ogni di reagisce

diversa

una zona

Nel grafico appena visto l’energia esterna cresce andando verso il basso.

affinamento del grano,

Si può procedere ad un che fa si che il materiale sia più tenace e affidabile.

Tuttavia esistono dei casi, come la tempra o in caso di alte temperature, dove è conveniente avere

dei granì grandi.

La grana cristallina si misura tramite attacco metallografico, che si suddivide in:

1) pulizia, lucidatura della superficie

2) attacco dinamico sufficientemente blando, da non attaccare chimicamente il cuore del grano, ma

sufficientemente forte da attaccarne il bordo (ad esempio il livello viola visto prima)

3) con ingrandimenti 100x posso vedere il numero dei grani e confrontare i materiali; oppure faccio

un’intercetta e vedo quanti grani incontra. Questo secondo metodo è più preciso, poiché facendo

diverse intercette orientate diversamente ottengo valori differenti e posso risalire alla morfologia.

Dislocazioni la

dislocazione

una è all'interno

di seminario ui più

presenza un

reticolo

del cristallino Positiva o negativa a

il

seconda semi

che

I ù

Dislocazione a

0

0 O spigolo

L L

0

O 0 La dislocazione è

linea

difetto di

un

linea

la intersezione

di due

tra

ovvero L'unità

piani è

di misura 7 omero

lunghezza che

dato lo

KI spessore

atomi 0

degli

La dal

dislocazione caratterizzata vettore

è

la cui

Burgers

di determina_se

posizione

spigolo

è vita

o a

a

Quando la dislocazione può allora

muoversi

il ho

materiale plastico altre

converartamento

Per far la disloca

menti elastico

è scorrere

applicare

zona devo g e È

aria

III so

6

aif E

6 r E

E comportamento

tipico di un

acciaio feriti

Per materiale la

alzare

affidabile voglio

un Di

def

star plastica

avere o

per materiale star

contro avere un

posso con

plastica

def

basso che piccole

vi sono

va

sollecitazioni

Consideriamo la definizione di E

ora

ejeq.FI sIe

HITS

L’area sottesa dalla curva sollecitazione deformazione rappresenta l’energia necessaria a deformare

il materiale fino al punto di interesse.

tenace

Un materiale si dice quando ho un ampio campo energetico prima di arrivare a rottura,

inoltre deve avere part elastica e plastica altrimenti ho un materiale fragile o tenace.

[Un esempio di materiale fragile è l’acciaio usato per le molle, che una volta deformata

plasticamente è da buttare. Quando l’energia che gli somministro rompe il legame chimico ho una

rottura di tipo fragile ]

Un materiale tenace è caratterizzato da una sollecitazione critica molto alta, ma sotto di essa le

dislocazioni devono iniziare a muoversi per avere deformazione plastica. Bisogna perciò controllare

il movimento delle dislocazioni senza bloccarle completamente.

Meccanismi DI dei

RAFFORZAMENTO

metallici

MATERIALI il

limitare dose

della

movimento

x

1) Dimensione del grano (granì piccoli sotto certe temperature)

2) Rafforzamento per soluzione solida sostituzionale

3) Rafforzamento per soluzione solida interstiziale

4) Rafforzamento per precipitazione

5) Rafforzamento per dispersione

6) Rafforzamento per soluzione ordinata

7) Rafforzamento per incrudimento

8) Rafforzamento per geminazione

9) Rafforzamento per subgrano

Bisogna trovare il Rafforzamento giusto per il materiale giusto

Dimensione dei grani 00

Con una sollecitazione adeguata

le dislocazioni iniziano a muoversi.

Tuttavia se non sono in grado di farlo

chiamo la sessile, altrimenti la chiamo

glissile (affinché sia glissile il vettore di

Burgers, il piano di scorrimento e la

sollecitazione devono essere allineati).

Ci interessa soltanto il primo caso.

Piani di massimo addensamento atomico: piani in su cui può scorrere la dislocazione.

La linea che mi rappresenta la dislocazione si muove nella direzioni di maggiore addensamento.

SCORRIMENTO

sistemi Di

48

CCC è

sistemi piano

sistema

ogni direzione

CFC 12 sistemi

EC 3 sistemi

La sollecitazione si ferma al bordo del grano e per superarlo deve aumentare la sua forza; superato

questo cosa succede? Continua a scorrere ? Dipende se il nuovo piano è di scorrimento o meno. In

un EC ho poche possibilità che accada, infatti EC ha bassa capacità di fare muovere le dislocazioni

e di essere quindi deformato plasticamente.

Per un CCC ho maggiore probabilità di trovare un nuovo piano di scorrimento, tuttavia questo non

τ

è un sistema di massima compattezza. Questo vuol dire che la mia necessaria a far scorrere le

dislocazioni deve essere maggiore perché gli atomi sono tra loro più distanti. Pertanto anche

questo sistema è poco deformabile.

Resta il CFC che infatti è quello dove le dislocazioni possono muoversi più facilmente anche con

τ.

basse

(CCC ed EC hanno una grande resistenza meccanica)

Il bordo di grano fornisce una resistenza al “salto di grano” molto elevata ed è pertanto, a bassa

temperatura, il sistema di rafforzamento più efficace.

SSI 88 ee

ì

ÉÉÈÌ

O 0 0 O

O Io

cornificata

accatastati

più

0 O

0 0

O

o trafatiffredatesene

0 0

O

0 in

piano rise

meno

petto sopra

a e

ho atomi per

meno

volume

interstiziali

Gli accumulano e

si qui

costituiscono

Nuvola

la Coltral esercita

di che

la

ostruzione

di dislocazione

azione per

una

Arrivato la plastica

parte

star

a deforme

0 O 0 O 0 O

tf

µ O 0

O 0

Gel E

Dopo lo snervamento scarico

raggiunto

aver il

ho

subito più

non

ricarico

e comportamento

ho nuvole

le

di perdo superato

prima

Dopodiché ricarico

aspetto

scarico e

e

le nuvole inoltre

riformate

si ci

saranno ho

superate snervamento

anche quelle

saranno nel grafico

caduta di run

carico

a

Questo ferritici

nei acciai

accade CCC

solubilità

bassa

per

5110118

Dislocazione mista natante né

spigolo

a

Nella dislocazione a spigolo una parte trasla rispetto all’altra di una quantità definita dal vettore di

Burgers. La dislocazione a vite agisce su direzioni parallele al vettore di Burgers. Una dislocazione

mista agisce in direzione parallela e ortogonale ad essa.

Considero una cella elementare

La densità di atomi è differente a seconda delle sezioni. Dato che le disclocazioni si muovono lungo

le direzioni di massima densità, è utile caratterizzare i piani. Si usano pertanto gli indici di Miller

Considero una cella prismatica con spigoli diversi tra loro

E ha f b

a C

e 1

8

Facciamo i reciproci

2 E E

y

2

µ 3 5

4

1

a il

Facciamo

2 nr c m

d elimina

ed

i

5 il denominati

2 3 2

6

NÉ NON

SE intersezioni Amora

ASSE

UN

con

ho 1

significa 0

co

E All

che l'intero SEGNO

AVRANNO

INOLTRE i valori

IN CASO

TAL IO

ALLINEATI

SONO MENO

SE

A O col

SECONDA

Questione

mi

vettore

Modello Di

AMERICANO vettore BURGERS

Si esegue una circuitazione sulla dislocazione o_O

(Si fa un perimetro che la contiene) e si contano of o

a

i passi atomici; si fa uscire la dislocazione e avrò

una zona in cui il perimetro è aperto, il vettore che

unisce i due punti è il vettore di Burgers. Burgers

vector

MODELLO EUROPEO

Consideriamo un cristallo reale e una zona dove non ho dislocazione.

Faccio un tot di salti atomici. Dato che non ho dislocazione la L.ae

circuitazione si chiude e S coincide con F. Faccio lo stesso lavoro s F

b.g

dove ho la dislocazione ma il circuito non si chiude a meno di usare il o

vettore di Burgers. La differenza con l’altro modello sta solo nel verso I

l

del vettore.

Per indicare un piano cristallografico si usano le parentesi tonde ()

Per le direzioni si usano le quadre [ ]

Per le famiglie di piani si usano le graffe{}

Per le famiglie di direzioni si usano i simboli di disuguaglianza <>

caratterizzazione É

ÈÌÈ µ

Mandiamo dei raggi X con una certa λ su un poli-cristallo. Lo

schematizziamo con due piani cristallini che si trovano a distanza a

d a.

l’uno dall’altro, che in generale è minore del parametro reticolare o

Il fascio di raggi X che incide sulla struttura di atomi viene diffratto dagli

atomi stessi che rappresentano di fatto un ostacolo per l’onda (condizione

necessaria per la diffrazione) e i cui elettroni ai comportano come dipoli oscillanti che emettono

onde di lunghezza λ in tutte le direzioni. L’angolo di incidenza così come quel