SCIENZA DEI MATERIALI C.I.

Insegnamento
SCIENZA DEI MATERIALI C.I.
Insegnamento in inglese
MATERIALS SCIENCE C.I.
Settore disciplinare
ING-IND/22
Corso di studi di riferimento
INGEGNERIA INDUSTRIALE
Tipo corso di studio
Laurea
Crediti
6.0
Ripartizione oraria
Ore Attività frontale: 54.0
Anno accademico
2020/2021
Anno di erogazione
2020/2021
Anno di corso
1
Lingua
ITALIANO
Percorso
PERCORSO COMUNE
Docente responsabile dell'erogazione
LICCIULLI ANTONIO ALESSANDRO

Descrizione dell'insegnamento

Conoscenze di chimica, matematica e fisica. Conoscenze di base di Metodi di rappresentazione tecnica (tolleranze dimensionali e geometriche, rugosità, norme per la rappresentazione di geometrie tridimensionali nel disegno tecnico),  Insegnamenti di base del primo semestre di corso.

Il corso introduce lo studente di ingegneria alla scienza e tecnologia dei materiali. La parte introduttiva offre gli elementi che consentiranno allo studente di comprendere e prevedere le proprietà delle diverse categorie di materiali che saranno poi descritte di seguito. Saranno anche forniti i criteri di progettazione ingegneristica con i materiali e di dimensionamento di carattere strutturale e funzionale. 

Il corso di scienza e tecnologia dei materiali, si prefigge gli obiettivi di abilitare lo studente a:

-Identificare il ruolo e la funzione dei materiali nei dispositivi tecnologici e negli oggetti di uso quotidiano.

- Identificare gli aspetti funzionali e strutturali che caratterizzano i materiali e imparare a riconoscere i materiali e le loro proprietà a partire dalle percezioni sensoriali.-

- Quantificare ingegneristicamente la performance dei materiali: resistenza, rigidità, tenacità, trasparenza, opacità, refrattarietà, conducibilità termica ed elettrica e asseverarne la loro idoneità per specifici impieghi.

- Acquisire un metodo di lavoro per la individuazione del materiale e della combinazione di materiali capace di offrire la migliore soluzione ingegneristica.

Il corso si articola in lezioni frontali, esperienze in laboratorio e visite guidate a stabilimenti industriali e laboratori di ricerca.

Nelle lezioni frontali si utilizzano strumenti e tecniche multimediali (power point, youtube, google classroom, google moduli) 

Nelle attività di laboratorio gli studenti sono condotti nel laboratorio dipartimentale di scienza e tecnologia dei materiali dove assistono e partecipano ad esperienza quali la sintesi di materiali, assemblaggio di dispositivi, test meccanici e funzionali. Le visite guidate consentono di verificare  sul campo le conoscenze acquisite e motivano lo studente a compiere ulteriori approfondimenti.

Lo studente in corso ha la possibilità di essere valutato attraverso 2 esoneri. Il primo collocato a metà corso il secondo alla fine. Gli esoneri sono costituiti da 6 quesiti in cui dar prova dell’apprendimento e dell’autonoma capacità di combinzione del contenuti del corso.

Facoltativamente, in aggiunta agli esoneri, lo studente può presentare un lavoro monografico o una relazione su esperienze di laboratorio effettuate in università e/o aziende. Il lavoro monografico sarà esposto discusso in sede di esame. 

Un esame orale valuterà complessivamente gli esoneri i lavori monografici ed esprimerà il voto finale.

Le lezioni e i sussidi alla didattica si trovano al sito https://sites.google.com/unisalento.it/ingegneria-dei-materiali/

Lezione 1
Introduzione alla scienza e ingegneria dei materiali

Il rapporto tra la tecnologia dei materiali, la storia, l'economia, l'innovazione e l'ecologia. Recenti sviluppi: i materiali intelligenti, i nanomateriali, i materiali ecosostenibili.

Lezione 2
I materiali ed il modello atomico

Chimica nei materiali: Dall’atomo di Bohr, alle molecole e composti. Visione panoramica degli elementi sulla tavola periodica. L'elettronegatività e la classificazione dei materiali (elementi e composti) sulla base dei legami chimici (ionico, covalente, metallico, Van Der Vaals). Il triangolo di Norman ed il tetraedro di Laing per la classificazione degli elementi e dei composti. 

Lezione 3
Ordine e disordine nella materia

Struttura e geometria cristallina: cella elementare, sistemi cristallini e reticoli di Bravais. Principali strutture cristalline metalliche ioniche covalenti. Principi di mineralogia. Direzioni, piani cristallografici nelle celle elementari. Confronto tra le strutture cristalline CFC, EC, CCC. Densità volumetrica planare e lineare. Polimorfismo. Analisi della struttura cristallina. Materiali amorfi e materiali polimerici. 

Lezione 4
I difetti possono servire

Classificazione dei difetti nei cristalli e nei materiali. Ruolo dei difetti nel comportamento meccanico e funzionale dei materiali.

Lezione 5
La diffusione legge di natura  

I principi della diffusione, la prima e seconda legge di Fick.

Lezione 6
Le proprietà meccaniche dei materiali

Proprietà meccaniche dei materiali e i metodi e strumenti per la loro misura. Le relazioni costitutive, la legge di Hooke, la resistenza, la rigidità, la tenacità, la duttilità, lo snervamento, la resilienza, la durezza.

Lezione 7
Le proprietà termiche dei materiali

Materiali e temperatura: calore specifico, conducibilità termica, meccanismi di trasporto del calore, espansione, creep, resistenza termica.

Lezione 8
La  termodinamica applicata ai materiali e i diagrammi di fase

Diagrammi di stato di sostanze pure e composti. Regola delle fasi di Gibbs. Curve di raffreddamento. Leghe binarie isomorfe. Regola della leva. Solidificazione delle leghe in condizioni non di equilibrio. Leghe binarie eutettiche. Leghe binarie peritettiche. Trasformazioni invarianti. Diagrammi di stato con fasi e composti intermedi.

Lezione 9
I materiali ceramici dalla preistoria allo spazio

Materiali ceramici e classificazione dei minerali silicatici. Le argille e la lavorazione allo stato plastico dei materiali ceramici tradizionali e avanzati. I trattamenti termici e la sinterizzazione.

Lezione 10
I vetri: trasparenza e fragilità

I vetri: la teoria di Zachariesen: ossidi formatori e modificatori. Temperatura di transizione vetrosa. Viscosità e lavorabilità. Esempi di composizioni vetrose: silice fusa, vetro sodalime, pyrex. Proprietà reologiche. Produzione e lavorazione dei vetri, Il vetro piano, tempra termica e chimica ed indurimento superficiale. Proprietà ottiche dei materiali: Definizioni, fenomeni di assorbimento, emissione, riflessione e luminescenza. Il controllo del fattore solare, la trasmittanza termica, l'effetto serra.

Lezione 11
I materiali polimerici

Materiali polimerici: la classificazione e le reazioni di polimerizzazione. Metodi industriali di polimerizzazione. Lavorazione dei materiali polimerici. Classificazione dei materiali polimerici. Deformazione e irrigidimento dei materiali polimerici. Creep e frattura dei materiali polimerici. 

Lezione 12
I materiali compositi: l'unione  fa la forza

Materiali compositi: rinforzi e fibre per materiali compositi a matrice polimerica. Proprietà meccaniche dei materiali compositi, regola delle fasi, fasi in serie e in parallelo, compositi a matrice duttile e compositi a matrice fragile.

Lezione 13
I materiali da costruzione

I materiali da costruzione: Gesso, calce, Calcestruzzo (Cemento portland. Acqua di miscelazione, Aggregati, Additivi, Resistenza a compressione del calcestruzzo, Proporzionamento della miscela di calcestruzzo, calcestruzzo armato, calcestruzzo armato precompresso).

Il testo di riferimento è Donald D.R. Askeland, Sciena e tecnologia dei materiali, Casa editrice: Città studi

Sono alternative valide oer approfondire la materia esposta nelle lezioni i seguenti:

M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Materiali, dalla scienza alla progettazione ingegneristica, Casa editrice: Ambrosiana 

W.F. Smith, Scienza e tecnologia dei materiali,  Casa editrice: McGraw-Hill 

James F. Shakelford, Scienza e ingegneria dei 'materiali , Casa editrice: Pearson Paravia Bruno 'Mondadori

Semestre
Secondo Semestre (dal 01/03/2021 al 11/06/2021)

Tipo esame

Valutazione
Orale

Orario dell'insegnamento
https://easyroom.unisalento.it/Orario

Insegnamento padre
SCIENZA DEI MATERIALI C.I. METALLURGIA (LB10)

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