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TecMat : Chimica Applicata all’Ambiente e Tecnologia dei Materiali

TecMat : Chimica Applicata all’Ambiente e Tecnologia dei Materiali. Obiettivo del Corso. Introdurre i concetti fondamentali di TecMat. Imparerete a conoscere :. • la struttura dei materiali. • come la struttura determina le proprietà.

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TecMat : Chimica Applicata all’Ambiente e Tecnologia dei Materiali

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Presentation Transcript

  1. TecMat: ChimicaApplicataall’Ambiente e TecnologiadeiMateriali Obiettivo del Corso... Introdurreiconcettifondamentali di TecMat Imparerete a conoscere: • la strutturadeimateriali • come la strutturadetermina le proprietà • come le tecnologiediprocessazionepossano modificare la struttura QuestoCorso vi aiuterà: • ad usareimateriali in manieraappropriata • realizzarenuoveopportunitàdiprogettazione con imateriali a

  2. LEZIONI Docenti: Prof. Ing. Andrea Lazzeri : Dott.ssa Maria-Beatrice Coltelli Orario: Mercoledì08:30 – 10:30 A28 Venerdì15:30 – 18:30 A13 b

  3. UFFICIO DipartimentodiIngegneriaCivileedIndustriale SezioneIngegneriaChimica e deiMateriali Contatti: • stanza 307 • telefono: 050 2217807 • email: a.lazzeri@ing.unipi.it e

  4. TESTI Testiconsigliato: • Scienza e Tecnologiadei Materiali - W.F. Smith, J. Hashemi, 4a ed.,McGraw-Hill - 2012 • Il calcestruzzo. Materiali e Tecnologia- V.A. Rossetti, 3a ed.McGraw-Hill - 2007 Altritesti: • dispense deidocenti f

  5. ESAME FINALE L’esame finale è scritto e orale La prova prevede esercizi e domande di teoria. L’esame scritto non prevede consultazione di libri, appunti o altro materiale relativo al programma del corso. Il tempo a disposizione per la prova è di 3 ore. Verrà valutato un punteggio parziale per risposte numericamente errate ma supportate da un ragionamento corretto. Il punteggio assegnato alle domande ed esercizi è riportato in fondo al testo. Per l’ammissione all’esame orale occorre ottenere un punteggio pari o superiore a 18, così distribuito: almeno 12 punti nella parte numerica (esercizi) ed almeno 6 in quella teorica (quesiti a risposta aperta e chiusa). g

  6. Approccio verso i materiali l’ingegnere progettista usa tradizionali modificati ai i materiali (tradizionali, modificati, nuovi) per progettare e creare nuovi prodotti e nuove strutture. Ingegneri meccanici → materiali per alte temperature in grado di far lavorare motori a più alte temperature, per innalzare il rendimento termico. Ingegneri elettronici → materiali per dispositivi più veloci, in grado di trasmettere o immagazzinare una maggiore quantità di dati e anche capaci di resistere a più elevate temperature. Ingegneri aerospaziali → miglioramento del rapporto resistenza/peso. Ingegneri chimici → materiali più resistenti alla corrosione. Ingegneri civili/edili → materiali con proprietà strutturali e funzionali (materiali intelligenti), materiali più resistenti alla corrosione, con un migliore rapporto resistenza/peso, migliore durabilità del calcestruzzo. g

  7. Criteri di progettazione Scelta di un materiale non può prescindere da tecnologia in uso, impatto ambientale, costo ed estetica Criteri di scelta si fondano su proprietà dei materiali, relazioni tra struttura e proprietà. Tecnologie e metodi di lavorazione. g

  8. Costo dei materiali Costo dei materiali deve essere proporzionato al livello tecnologico dell’applicazione Il costo dei materiali dipende da: Domanda offerta Costo dell’energia Purezza e qualità Relazione costo/prestazione Alligazione Disponibilità delle risorse Dipendenza da paesi fornitori g

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  20. Figura 1.17 – Tendenze future nell’uso dei materiali Materiali metallici -nuove leghe: a base di Ni per alte temperature, leggere per aeronautica; -nuove nuove tecnologie di produzione: pressatura tecnologie di produzione: pressatura isostatica, monocristalli, crescita monodirezionale, solidificazione rapida. Materie plastiche -riduzione del tasso di crescita dei consumi per le plastiche comuni; -sviluppo delle plastiche strutturali e delle leghe polimeriche - sviluppo delle plastiche biodegradabili Materiali ceramici -riduzione del tasso di crescita dei consumi di ceramici tradizionali; -forte sviluppo dei ceramici avanzati, sia per impieghi strutturali che funzionali. Materiali compositi -forte tasso di crescita per i compositi a matrice polimerica specialmente nel settore aeronautico; - progressiva introduzione nel mercato di compositi a matrice metallica e ceramica

  21. CAPITOLO 1: SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI I materialisono... Struttureingegnerizzate...non scatolenere! La struttura...ha moltedimensioni... Caratteristichestrutturali Dimensioni(m) -10 < 10 Legameatomico -10 Atomivacanti/extra 10 -8 -1 Cristalli (atomiordinati) 10 -10 Particelle di fasesecondaria -8 -4 10 -10 Tessitura cristallina -6 > 10 1

  22. Struttura, Tecnologie di lavorazione, e Proprietà • Le proprietàdipendonodallastruttura Es.: la durezzavsla strutturadell’acciaiol Durezza(BHN) • Le tecnologie di lavorazionepossonomodificare lastruttura Es: la strutturavsla velocità di raffreddamentodell’acciaio 2

  23. Il Processo di SelezionedeiMateriali Si determinano le Proprietàrichieste 1. Definital’Applicazione Proprietà: meccaniche, elettriche, termiche, magnetic, optical, deteriorative. 2. Proprietà Si identificanoiMaterialicandidati Materiali: struttura, composizione. Si identificano le Tecnologie di lavorazionerichieste 3. Materiali Tecnologie di lavorazione: cambiano la struttura e la forma Es: colata, sinterizzazione, deposizione da fasevapore, dopaggio, forgiatura, saldatura, ricottura. 3

  24. PROPRIETA’ ELETTRICHE • ResistivitàElettrica del Rame: • Aggiungendoatomi di “impurezze” al Cu aumenta la resistività. • Deformandoil Cu aumenta la resistività. 4

  25. PROPRIETA’ TERMICHE • Piastrelle Space Shuttle: --L’isolamento con fibre di Silice permetteunabassaconduzione termica. • ConduttivitàTermica del Rame: --Diminuisce aggiungendozinco! 5

  26. PROPRIETA’ MAGNETICHE • ImmagazzinamentoMagnetico --Il mezzo di registrazione èmagnetizzatodalla testa di registrazione. • Permeabilitàmagnetica vs. Composizione: --Aggiungendo 3% di Si atomicosirendeil Fe un materiale per registrazionemigliore! 6

  27. PROPRIETA’ OTTICHE • Trasmittanza: --L’ossido di alluminio (allumina) puòesseretransparente, traslucido, o opaco secondo la struttura del materiale. Materiale policristallino: bassaporosità Materiale policristallino: altaporosità cristallosingolo 7

  28. RESISTENZA ALLA CORROSIONE E AL DETERIORIORAMENTO • Le sollecitazioni meccaniche e le acque saline... --causanofessurazioni! • Il trattamentotermico: rallenta la velocità di propagazione di fessure in acque saline! 4mm --materiale: ”lega” di Al 7150-T651 (Zn,Cu,Mg,Zr)

  29. SOMMARIO Gliscopi del corso: • Usareilmaterialeadattoalloscopo. • Capire le relazionitraproprietà, struttura, e tecnologie di lavorazione. • Riconoscere le nuoveopportunità di progettazione offertedallaselezionedeimateriali. 9

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