Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro
Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse
Informazioni generali
Ricevimento: solo su appuntamento, richiesto con invio di E-mail dall’indirizzo istituzionale
([email protected]) al docente ([email protected], DISMIC).
Modalità di esame: prova solo scritta. Quattro domande a risposta “aperta”, di cui 2
domande con votazione max. 5/30 cadauna; 2 domande con votazione max. 10/30
cadauna. Disponibili due ore nette di tempo. Occorre obbligatoriamente pre-iscriversi
all’esame utilizzando l’apposita funzione sul Portale della didattica; occorre
obbligatoriamente presentarsi all’esame muniti di STATINO regolare e di un documento di
identità (anche libretto o tesserino universitario).
Introduzione ai materiali e alle loro classi
Definizione di materiale: un qualsiasi solido in grado di svolgere almeno una ben
determinata funzione.
Metalli
Ceramici
Compositi
Polimeri
Materiali naturali oppure artificiali e di sintesi
Materiali inorganici (ceramici, metalli) e organici (polimeri anche detti materie plastiche).
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Metalli Æ elementi metallici
Metalli pure e leghe (metallo base con elementi in lega –alliganti- metallici o non metallici:
Leghe Al-Cu, Leghe Fe-C)
Ceramici Æ eccezion fatta per C (diamante, grafite,..), (Me)n(non-Me)m
Al2O3, ZrO2, SiO2 (ossidi)
SiC, Si3N4 (non ossidi)
Polimeri Æ lunghe catene di atomi di C
Legame chimico Æ CURVE DI CONDON - MORSE
Æ RIGIDITA’
Æ DILATAZIONE TERMICA α
Risposta meccanica dei materiali
Materia concentrata in piccole regioni Æ ruolo della Energia Æ principio di azione-reazione
Materiali resistono a sollecitazioni esterne DEFORMANDOSI
2 tipi di deformazioni:
a) reversibili, recuperabili appena lo stress esterno si annulla Æ deformazione
ELASTICA
b) irreversibili, non più recuperabili anche se lo stress esterno si annulla Æ
deformazione PLASTICA
2 diversi comportamenti:
a) solo def. elastiche fino a rottura Æ materiali FRAGILI (come i ceramici)
b) def. sia elastiche che plastiche prima di rompersi Æ materiali DUTTILI (come i
metalli)
Differenza tra “fragile” e “brittle” che in Italiano traduciamo con la stessa parola: fragile
“Fragile” : materiale che si rompe sotto stress esterni contenuti Æ materiale poco
resistente
“Brittle” : materiale che si rompe avendo sperimentato solo deformazioni elastiche,
reversibili (fragile come un ceramico).
Non necessariamente un materiale “brittle” è anche “fragile”
Il diamante subisce deformazioni solo elastiche (è brittle, fragile) ma non è certo poco
resistente (non è fragile)
Il vetro da finestra è sia brittle che fragile, perché subisce deformazioni solo elastiche (è
brittle, fragile) ma è anche poco resistente (è fragile)
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Valori di resistenza a rottura di alcuni materiali
LEGHE METALLICHE
Acciaio 4340
Temprato e rinvenuto
1760 MPa (trazione)
Lega Al 7075
T6 - tratt.a caldo, invecchiata e rinv.
572 MPa (trazione)
Lega Ti-6-4
Solubilizzata a caldo e invecchiata
1172 MPa (trazione)
CERAMICI
Allumina Al2O3
Sinterizzata
1800-2000 MPa (compressione)
Zirconia ZrO2
Tenacizzata con Y2O3
1500 MPa (compressione)
SiC
Sinterizzato HP
2000 MPa (compressione)
La resistenza meccanica che i materiali oppongono prima di rompersi dipende dall’energia
che tiene uniti atomi (ioni, molecole,..) nei materiali Æ Energia di legame
La capacità di reagire agli stress deformandosi elasticamente di più o di meno dipende
anche dall’Energia e dal tipo di legame Æ Rigidità (modulo elastico o di Young, E)
Caratteristiche del legame chimico influenzano:
•
•
•
•
•
•
•
Temperatura di fusione
Rigidità
Resistenza a rottura
Dilatazione termica
Conduttività termica ed elettrica
Duttilità o fragilità
…………
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Legami
• Forti
• Deboli
(secondari)
metallico, covalente, ionico
interazioni dipolari (di Van der Waals)
Legame metallico Æ Metalli
• Elettroni liberi
• Elettrostatico Æ ADIREZIONALE
• Energeticamente forte
Legame covalente Æ Ceramici (prevalente su ionico)
• Elettroni non liberi
• Direzioni definite Æ DIREZIONALE
• Energeticamente molto forte
Legame VdW Æ Polimeri
• Elettroni non liberi
• Energeticamente debole/molto debole
• Condizionato da posizioni reciproche tra catene: non permanente
Æ agitazione termica Æ proprietà = f(T)
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