Appunti schematizzati di Tecnologia dei materiali (TGM)

Argomento 1

Sistemi cristallini

cubico: a = b = c; α = β = γ = 90°

tetragonale: a = b ≠ c; α = β = γ = 90°

esagonale: a = b ≠ c; α = β = 90° γ = 120°

Strutture cristalline metalli

• C.C.C.: Fe, Cr, W
• C.F.C.: Al, Cu, Au, Ag
• E.C.: Zr, Mg, Co

C.F.C:

a = ^4r⁄_√2

m = 4

m_C = 12

FCA = ^4_CC⁄3⁄_√2 = 0.74

E.C.:

a = 2r

m = 6

m_C = 12

FCA = 0.74

C.C.C.:

a = ^4r⁄_√3

m = 2

m_C = 8

FCA = 0.68

Parametri:

• a = costante reticolare
• n_e n° punti reticolari (termina celle)
• n_C n° coordinazione (termina cella)
• FCA = Fattore di compattazione atomica (V celle/ sfera)

Indice di direzione cristallografico

• [x y z]

Indice di piani cristallografici

• (h k l)

Distanza tra piani paralleli

d_hkl = a ⁄ √(h² + k² + l²)

Densità teorica materiale

ρ = m_Pa ⁄ N³ V

Densità Lineare DL

DL = m° atomi con il centro e vettore direzione ⁄ Lunghezza vettore direzione

Densità Planare DP

DP = m° atomi con centri e piano

Solidificazione

• Nucleazione Omogenea
  • Parametri:
    • Tlm = Temp. Fusione
    • Gv = Energia Libera del volume del Solido
    • Gl = Liquido
    • ΔTs = Tempo di raffreddamento
    • ΔGv = Variazione Energia Libera
    • ΔHm = Calore Latente di Fusione
  • ΔGv = ΔHm _(Tlm-T) / Tlm
• Energia Libera di Superficie
  • γ = Energia libera per unità di superficie (J/m²)
  • ΔGv = En. libera per unità di volume (J/m³)
  • r = raggio sfera solido
  • ΔG = 4/3 π r³ ΔGv + 4πr² γ
• Raggio Critico r*
  • r* = 2 γ s / Tm / ΔGs
• Energia Libera di Attivazione
  • ΔG* = 16 π γ³ Tm² / 3ΔH_m² ΔTs²
• Numero di Nuclei Stabili
  • n° = k1 e^-(ΔG*/kT)
• Vacanze
  • Nv = N e^-(Q/R.T)
  • = N e^-(E/kT)
• Concentrazione Vacanze
  • cv = Nv/N
• Parametri
  • Kf = cost. di Boltzmann = 8,62 × 10^-5 eV (k/cal*K)
  • R = 8,314 S (mcal*K)
  • E = energia attrazione per forma vacante (eV)
  • Q = energia attrazione per forma vacante (mcal/mol)
  • N = N. siti reticolari (siti/m³)
• Dimensioni Lacune
  • cFc (cCc) = x × (a₀-2R) = 0,828 ≥ x ≥ 0,414; 0,341 ≥ x ≥ 0,414

Campo plastico - tensioni

• _s = snervamento (che lascia ϵ_p = 0.002)
• _max = massima
• _f = frattura
• ϵ_p = deformazione plastica (generica)
• ϵ_e = recupero elastico / deformazione elastica

ϵ_p = ϵ - ϵ_e

Campo elastico

Tallo critica

Nota

ϵ_o è simile ad ϵ_o snervamento

tardano

sotto talco e

Tablò critica

Proprietà di deformabilità, resistenza e deformabilità

Sforzo di Von Mises

• _a
• Λ

Allungamento uniforme Δ_m

Fissura Δ_f

Coefficiente di strizione Z% = S_o - S_f / S_o

Elasticità

• Resistenza

Indice di resistenza IE = S² / 2E

Tenacita

• IT = _max - (q)

• ARGOMENTO 4 - TEORIA
• PROPRIETÀ MECCANICHE A CALDO DEI METALLI (LEZ 13)
  • Effetto temperatura sulla curva S-D
    • ⇧T ⇒ ⇩ RIGIDEZZA
    • ⇧ RESISTENZA ALLA DEFORMAZIONE
    • ⇧ DEFORMABILITÀ
  • Influenza della Ts su resistenza e duttilità
    • Picco di energia ⇒ SPESSA per dislocazioni (conmettato) per ordinnare
    • MATERIALE METALLICO RAFFORZATO (IRRUGIMENTO ECC...) FENOMENO DI ADDOLCIMENTO
      • RECUPERO
        • 0,3T_m < T < 0,5T_m
        • ⇩ densità dislocazioni
        • ⇧ mobilità dei bordi di grano
        • ⇧ distorsione delle dislocazioni
      • RICRISTALLIZZAZIONE
        • T > 0,5T_m
        • GRANI DEFORMATI ⇒ GRANI OMOGENI ED EQUIASSICI
        • Attivazione nucleazione e accrescimento
• Parametri che influenzano T_R (RICRISTALLIZZAZIONE)
  • ⇩T_R=SE ⇒ ⇧ T IRRUGIMENTO ⇒ ⇩ Tempo Ricristallizzazione ⇒ ⇩ Dimensione grano (affinamento)
    • ^11UIMPOREZZE IN SOLUTO SOLIDA
• Influenza della temperatura sulla dimensione del grano
  • dⁿ = d₀^m + k ∙ t
  • {K,m = costanti: materiale
  • do = diametro GRANO tempo t=0
  • t = Tempo

DIAGRAMMI DI FASE EUTETTICI

• Definizione
• eutettico = Miscela di 2 sostanze avente punto di fusione inferiore rispetto ai singoli componenti
• Diagramma Ag-Cu

• TE = max solubilità
• α = Ag in Cu
• β = Cu in Ag (soluzioni solide)

EVOLUZIONE MICROSTRUTTURA IN C₁, C₂, C₃, C₄: Pb-Sn

• TE (evoluzione) = componenti puri (solido è α + β)
• C₁ = 1% Sn
• C₂ = 15% Sn
• C₃ = CE = 62%
• C₄ = 40% Sn
• Solido primario = si ottiene prima di arrivare a TE