Paola LEO

Paola LEO

Professore II Fascia (Associato)

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21: METALLURGIA.

Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione

Edificio La Stecca - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE)

Ufficio 1° Piano - Edificio La Stecca, Piano 1°

Telefono +39 0832 29 7324

Orario di ricevimento

Su appuntamento: contattare il docente via mail

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Curriculum Vitae

Ing. Paola Leo

Laureata in Ingegneria dei Materiali

 

L’ Ing. Paola Leo è professore associato (SSD ING/IND 21, Metallurgia) presso il dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dell’Università del Salento. Si è laureata in Ingegneria dei Materiali presso lo stesso Ateneo nell’a.a 1999/2000 dove ha conseguito, nell’Aprile del 2005, il Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Materiali studiando l’evoluzione microstrutturale indotta su leghe leggere da deformazione plastica severa. Ha svolto periodi di studio e specializzazione all’estero.  In particolare a Throndeim (Norvegia) presso il dipartimento di Tecnologia dei Materiali della NTNU e ad Erlangen (Germania) presso il Dipartimento di Ingegneria dei Materiali della Tecniske Fakultat (WWI) effettuando studi sperimentali rispettivamente sulla severa deformazione plastica (Equal Channel Angular Pressing) e sulla deformabilità a caldo di leghe leggere. Dall’a.a. 2005/2006 è titolare di insegnamenti pertinenti al SSD di appartenenza presso l'Università del Salento per un totale di 122 CFU. Il 20/02/2014 ha conseguito l’abilitazione scientifica nazionale a Professore Associato (9A3- SSD ING/IND21). Ha conseguito nel primo quadrimestre 2016-2018 l’abilitazione scientifica nazionale a Professore Ordinario (9A3- SSD ING/IND21). Dal 2019 è membro del collegio dei docenti del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi complessi istituito presso l’Università del Salento. Da Marzo 2019 è membro del Presidio di Qualità dell'Università del Salento. E’ autrice di oltre 100 lavori su rivista. Ha seguito formandi, dottorandi, assegnisti di ricerca e più di 100 laureandi. E’ responsabile scientifico del Laboratorio di Metallurgia, Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione.

E' membro del Comitato Nazionale di Metallurgia ( COMET) e del Comitato Tecnico di Metallurgia Fisica e Scienza dei Materiali dell’Associazione Italiana di Metallurgia. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Didattica

A.A. 2020/2021

BATTERIES AND FUEL CELLS

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 9.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 81.0

Year taught 2020/2021

For matriculated on 2020/2021

Course year 1

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

Year taught 2020/2021

For matriculated on 2019/2020

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

A.A. 2019/2020

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

Year taught 2019/2020

For matriculated on 2018/2019

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

A.A. 2018/2019

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

Year taught 2018/2019

For matriculated on 2017/2018

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

A.A. 2017/2018

METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Course type Laurea Magistrale

Language INGLESE

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

Year taught 2017/2018

For matriculated on 2016/2017

Course year 2

Structure DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Subject matter PERCORSO COMUNE

Location Lecce

A.A. 2016/2017

METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

NON-FERROUS METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

A.A. 2015/2016

METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

NON-FERROUS METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce - Università degli Studi

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METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA BIOMEDICA

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 3

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
BATTERIES AND FUEL CELLS

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Subject area ING-IND/21

Course type Laurea Magistrale

Credits 9.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 81.0

For matriculated on 2020/2021

Year taught 2020/2021

Course year 1

Semestre Primo Semestre (dal 22/09/2020 al 18/12/2020)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

Basic knowledge of physics and chemistry.

Knowledge and understanding

The course provides the basic concepts of electrochemical processes applied to energy conversion and storage systems

by focusing the attention on the performance, application, material science, and corrosion aspects of the batteries and fuel cell devices.

Applying knowledge and understanding

After the course, the student will acquire a basic knowledge of the principal topics of electrochemical charge storage and energy conversion. The student will learn theoretical and technological aspects of batteries, fuel cells and supercapacitor devices. The student will also understand metallurgical and environmental aspects of batteries and fuel cells finalized to prevent degradation and promote eco-friendly systems and recycle processes of wastes.

Making judgments                                                    

Students will acquire the ability to critically discuss the principal problems related to batteries and fuel cell and to propose solution to material choices, corrosion phenomena and stability issues by using basic electrochemical and metallurgical notions.

Communication

The students will be able to communicate the scientific knowledge and methodological tools acquired in the course with a varied and composite audience in a clear and technical way. The student will sustain conversations on electrochemical energy conversion themes by evidencing vantages and disadvantages if compared with other energy conversion methods. The ability to use a technical language will be improved during the laboratory practice, where the students will be called to propose solutions to the investigated systems.

Learning skills

The student will acquire basic concepts of applied electrochemistry that will guide him/her to a critical assessment of the positive and negative aspects of a novel energy storage or conversion system and to the project of possible solutions. These skills will be enhanced thanks to a long and focused laboratory practice.

 

The course aims to provide the students with fundamental knowledge and understanding in electrochemical energy conversion and storage. Electrochemical, technological and metallurgical aspects of batteries and fuel cells devices are emphasized through theoretical lessons and numerical as well as experimental practice.

The course consists of frontal lessons, numerical and experimental exercises. Class contents will be given on the board or presented with the aid of Power Point Slides. Interactions with students will be stimulated during lessons in order to keep high the attention and comprehension of the contents.

Exams will be composed of an oral discussion of the theoretical part of the course (6 credits) and a written report on the experimental activity (3 credits).

The oral discussion will relate on four topics:

  1. Energetic aspects of energy storage and conversion devices;
  2. Kinetic aspects of energy storage and conversion devices;
  3. Dicussion of a battery/fuel cell system;
  4. Enviromental and corrosion aspects of a battery/fuel cell system

With the aim to verify to what extent the student has acquired the aptitude to manage electrochemical theoretical aspect of batteries/fuel cells systems and to apply them to the design and problem solving activities characteristic of these devices.

The written report on the experimental activity will be evaluated by taking into account the level of the scientific discussion, the correctness of the technical language and the completeness/precision of the overall document. 

Program

Theoretical lessons (6 credits)

Introduction to the course. (1hours).

Introduction to electrochemistry. Differences between chemical and electrochemical reactions. (1hours).

Energetic aspects of galvanic systems. (4hours).

Notes on electrolytic solutions. Transport phenomena in solution. Migration, diffusion, convection. (2hours).

Fundamental aspects of electrochemical kinetics in batteries: charge-transfer, diffusion and ohmic control. Charge-discharge curves. (5hours)

Faradaic and non Faradaic processes. Electrode/Electrolyte double layer. Helmolz e Gouy-Chapman Models. (2hours)

Electrochemical Impedance Spectroscopy: principles and applications to the characterization of energy storage and conversion devices. Bode and Nyquist diagrams. Circuital models. (2hours)

Electrochemical energy storage and conversion: introduction and electrochemical fundamental aspects. (1hours)

Present state of the art of energy storage and conversion devices for application in mobile (consumer electronics

and biomedical devices), transport (hybrid and electric vehicles) and stationary (wind and photovoltaic systems).

Ragone plot. (2hours)

Primary Batteries: conventional cells (Leclanche, manganese oxide/Zn, silver oxide/Zn, Zn/air), lithium batteries, reserve batteries, thermal batteries, sea batteries. (3hours)

Secondary Batteries: Pb-acid, nickel - cadmium, silver- zinc, Zn-air.

alluminium - air, nickel - metal hydride, lithium. ZEBRA battery. (4hours)

Processes and materials for hydrogen production and storage. (2hours)

Fuel Cells: operating principle, general characteristic and classification. Advantages and disadvantages. Triple contact electrodes. Thermodynamic and kinetic aspects. Polarization curves. Membrane Electrodes Assembly. (3hours)

Polymeric Electrolyte Fuel Cells (PEFC). Materials and operation of catalyzed electrodes and polymeric electrolytes. Perfluorosulfonic membranes (Nafion) and proton transport mechanisms. Water management. (3hours)

Alkaline Fuel Cells. Phosphoric Acid Fuel Cells. Direct methanol fuel cells. Molten carbonate fuel cells. Solid oxide Fuel Cells. (3hours)

Electrochemical capacitors and supercapacitors. Hybrid supercapacitors. Electrolytic supercapacitors. (2hours)

Corrosion in batteries and fuel cells: fundamentals of electrochemical corrosion and metallurgical aspects in batteries and fuel cells. (3hours)

Enviromental impact of batteries and fuel cells. (2hours)

Numerical exercises on energetics and kinetics of galvanic systems, energy conversion and storage, corrosion phenomena applied to batteries and fuel cells. (9hours)

Laboratory Practice (3 credits)

Fabrication and electrochemical study of conventional batteries (such as  Daniell cell, Zn-air) and fuel cells (PEMFC). focusing the attention on the Nernst equation and equilibrium potential measurements, battery technology and components, half-cell reactions, charging/discharging tests, and performance analysis (9 hours).

Metallurgical aspect of corrosion processes.

Electrochemical corrosion of materials typically used in battery and fuel cell systems. (3hours)

Microstructure analysis of samples affected by electrochemical corrosion.(6 hours)

Electrochemical corrosion of samples characterized by the same composition and different microstructures:

microstructural analysis and mechanical performances. (6hours)

 

Electrochemical Methods - Fundamentals and Applications, A. J. Bard, L. R. Faulkner, Wiley (II edition), 2001

Modern Electrochemistry 2B, 2nd edition J. O'M. Bockris e A.K.N. Reddy Kluwer Academic/Plenum Publishers NY (2000)

Pietro Pedeferri, Corrosione e protezione dei materiali metallici. Vol. I e Vol. II, polipress, 2007, Milano Italia

Papers and reviews provided during the course.

BATTERIES AND FUEL CELLS (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 1

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

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Prima dell'emergenza COVID:

Prova scritta su argomenti teorici, di laboratorio ed esercizi.

Discussione delle esperienze di laboratorio.

Agli studenti non frequentanti è fornita dal docente, su richiesta degli interessati, una dispensa in cui vengono descritte e commentate le esperienze di laboratorio.

Durante l'emergenza COVID:

Prova orale svolta per via telematica su argomenti teorici, di laboratorio ed esercizi.

Discussione delle esperienze di laboratorio.

Agli studenti non frequentanti è fornita dal docente, su richiesta degli interessati, una dispensa in cui vengono descritte e commentate le esperienze di laboratorio.

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 1

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

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali, Laboratorio, Esercitazioni. 

Prima dell'emergenza COVID:

Prova scritta su argomenti teorici, di laboratorio ed esercizi.

Prova Orale sulle esperienze di laboratorio.

Agli studenti non frequentanti è fornita dal docente, su richiesta degli interessati, una dispensa in cui vengono descritte e commentate le esperienze di laboratorio.

Durante l'emergenza COVID:

Prova orale svolta per via telematica su argomenti teorici, di laboratorio ed esercizi.

Discussione delle esperienze di laboratorio.

Agli studenti non frequentanti è fornita dal docente, su richiesta degli interessati, una dispensa in cui vengono descritte e commentate le esperienze di laboratorio.

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Subject area ING-IND/21

Course type Laurea Magistrale

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

For matriculated on 2019/2020

Year taught 2020/2021

Course year 2

Semestre Primo Semestre (dal 22/09/2020 al 18/12/2020)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

Metallurgy basics

The  course clarifies the microstructure, mechanical properties, processing, physical metallurgy and engineering applications of non ferrous alloys. Particular attention is devoted to microstructure/property relationships and to the role of processing and heat treatments on the microstructure evolutions.

After the course the student should be able to:

1)Identfy the microstructural features, properties and applications of the main non ferrous alloys;

2)Recognize the main microstructural and mechanical features induced by casting, plastic deformation and joining methods;

3)Identify the role of process parameters (welding, casting, plastic deformation) on microstrucural evolution and properties;

4)Apply strengthening methods and heat treatments;

5)Recognize the role of the processing  thermal cycle on the microstructure evolution.

The development of individual projects helps each student to pursue the goals.

Lectures, laboratory practice, individual project

The exam consists of two parts:

  1. first written part: the student is asked to illustrate theoretical topics
  2. second part: the student is asked to discuss the laboratory topics and  individual project with the lecturer.

 

Lectures:
1)    A general introduction on the main alloys in terms of the main microstructural features,  properties, applications, processing (1h)

2)    Cristallography, defects, strengthening mechanism (3 hours)

3)    Metallography and experimental tecniques (3 hours):
a) Specimen Preparation for Light Microscopy
b) Optical microscope
c) Hardness test 
d) EDS

4)    Physical metallurgy of light alloys:
a)Solidification principles: microstructure, heat treatments, defects (8 hours).
b) Plastic deformation and solid-solid phase transformation induced by plastic deformation and heat treatments.                                                               Recovery and Recrystallization (3 hours).
c)Principles of age hardening (6 hours).
d) microstructure and mechanical evolution by processing thermal cycle (3hours)
Case studies on above topics.

5)    Aluminum alloys (4 hours)
Wrought aluminum alloy: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper, work hardening,    non heat treatable alloys, heat treatable alloys,Joining.Applications.
Case studies on above topics
Cast aluminum alloys: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,alloys based on the Aluminum-silicon system,alloys based on the Aluminum-copper system, Aluminum- Magnesium alloys, Aluminum- Zinc-Magnesium alloys. Applications.
Case studies on above topics. 

6)    Magnesium Alloys (2 hours)
Microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,Zirconium free casting alloys, Zirconium containing casting alloys.Applications.
Case studies on above topics.


7)    Titanium alloys (4 hours)
Alpha alloys: microstructure and properties
Alpha/Beta alloys: microstructure and properties
Heat treatments
Joining Applications.
Case studies on above topics.

8)    New processing for non ferrous alloys: microstructure evolution and properties (9 hours):
New joining techniques: microstructures and properties
New coatings tecniques: microstructures and properties
Three dimensional (3D) building process: microstructures and properties 
Case studies on above topics.

 

 

 Laboratory:

1)Grinding, polishing, chemical etching, electrolytic etching, optical microscopy analysis,hardness test and tensile test of light alloys:applied to microstructural and mechanical characterization of the following light alloys:2024,7075,6061,A357,C355,Ti-6Al-4V,WE43,AZ91 (4 hours)
2) As cast and as welded microstructure characterization of non ferrous alloys both heat and not heat treatable: microstructure, defects, mechanical properties (2hours)
3)Solutionizing and aging heat treatment applied to heat treatable aluminum and magnesium alloys: aging curves at different holding temperatures with or without previous solution heat treatment (2 hours)
4)Deformed microstructure and Recovery and Recrystallization applied to aluminum alloys: microstructure evolution and mechanical properties (2 hours) 
5)Homogenization heat treatments (as-cast aluminum alloys) ( 2 hours):microstructure evolution and mechanical properties 
6) Ti-6Al-4V heat treatment (2 hours)
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Beta phase field.
Microstructure evolution  and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Alpha+Beta phase field
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Alpha+Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to quenching from Beta phase field.

 

Individual project 
New joining/ coating/ 3D buildings tecnniques applied to non ferrous alloys: microstructural and mechanical characterization of samples (6-8 hours).
 

[1] American Society for Metals, Metals Handbook, V. 15, Casting, Metals Park, Ohio, 1988.

[2] J.D. Verhoeven, Fundamentals of Physical Metallurgy, Wiley

[3] R.W. Hertzberg,Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, Wiley

[4] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM,

[5] G.E Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill

[6] I.J.Polmear, Light Alloys, BH

[7] W.F.Smith, Structure and Properties of Engineering Alloys,McGraw-Hill

[7] G. Lutjering, J. C. Williams,'Titanium', Springer 2nd edition, New York

[8] R.W. Messler, Principles of welding, J.Wiley & Son

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Prima dell'emergenza COVID:

Prova scritta su argomenti teorici, di laboratorio ed esercizi.

Discussione delle esperienze di laboratorio.

Agli studenti non frequentanti è fornita dal docente, su richiesta degli interessati, una dispensa in cui vengono descritte e commentate le esperienze di laboratorio.

Durante l'emergenza COVID:

Prova orale svolta per via telematica su argomenti teorici, di laboratorio ed esercizi.

Discussione delle esperienze di laboratorio.

Agli studenti non frequentanti è fornita dal docente, su richiesta degli interessati, una dispensa in cui vengono descritte e commentate le esperienze di laboratorio.

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Prima dell'emergenza COVID:

Prova scritta su argomenti teorici, di laboratorio ed esercizi.

Discussione delle esperienze di laboratorio.

Agli studenti non frequentanti è fornita dal docente, su richiesta degli interessati, una dispensa in cui vengono descritte e commentate le esperienze di laboratorio.

Durante l'emergenza COVID:

Prova orale svolta per via telematica su argomenti teorici, di laboratorio ed esercizi.

Discussione delle esperienze di laboratorio.

Agli studenti non frequentanti è fornita dal docente, su richiesta degli interessati, una dispensa in cui vengono descritte e commentate le esperienze di laboratorio.

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Subject area ING-IND/21

Course type Laurea Magistrale

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

For matriculated on 2018/2019

Year taught 2019/2020

Course year 2

Semestre Primo Semestre (dal 23/09/2019 al 20/12/2019)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

Metallurgy basics

The  course clarifies the microstructure, mechanical properties, processing, physical metallurgy and engineering applications of non ferrous alloys. Particular attention is devoted to microstructure/property relationships and to the role of processing and heat treatments on the microstructure evolutions.

After the course the student should be able to:

1)Identfy the microstructural features, properties and applications of the main non ferrous alloys;

2)Recognize the main microstructural and mechanical features induced by casting, plastic deformation and joining methods;

3)Identify the role of process parameters (welding, casting, plastic deformation) on microstrucural evolution and properties;

4)Apply strengthening methods and heat treatments;

5)Recognize the role of the processing  thermal cycle on the microstructure evolution.

The development of individual projects helps each student to pursue the goals.

Lectures, laboratory practice, individual project

The exam consists of two parts:

  1. first written part: the student is asked to illustrate theoretical topics
  2. second part: the student is asked to discuss the laboratory topics and  individual project with the lecturer.

 

Lectures:
1)    A general introduction on the main alloys in terms of the main microstructural features,  properties, applications, processing (1h)

2)    Cristallography, defects, strengthening mechanism (3 hours)

3)    Metallography and experimental tecniques (3 hours):
a) Specimen Preparation for Light Microscopy
b) Optical microscope
c) Hardness test 
d) EDS

4)    Physical metallurgy of light alloys:
a)Solidification principles: microstructure, heat treatments, defects (8 hours).
b) Plastic deformation and solid-solid phase transformation induced by plastic deformation and heat treatments.                                                               Recovery and Recrystallization (3 hours).
c)Principles of age hardening (6 hours).
d) microstructure and mechanical evolution by processing thermal cycle (3hours)
Case studies on above topics.

5)    Aluminum alloys (4 hours)
Wrought aluminum alloy: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper, work hardening,    non heat treatable alloys, heat treatable alloys,Joining.Applications.
Case studies on above topics
Cast aluminum alloys: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,alloys based on the Aluminum-silicon system,alloys based on the Aluminum-copper system, Aluminum- Magnesium alloys, Aluminum- Zinc-Magnesium alloys. Applications.
Case studies on above topics. 

6)    Magnesium Alloys (2 hours)
Microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,Zirconium free casting alloys, Zirconium containing casting alloys.Applications.
Case studies on above topics.


7)    Titanium alloys (4 hours)
Alpha alloys: microstructure and properties
Alpha/Beta alloys: microstructure and properties
Heat treatments
Joining Applications.
Case studies on above topics.

8)    New processing for non ferrous alloys: microstructure evolution and properties (9 hours):
New joining techniques: microstructures and properties
New coatings tecniques: microstructures and properties
Three dimensional (3D) building process: microstructures and properties 
Case studies on above topics.

 

 

 Laboratory:

1)Grinding, polishing, chemical etching, electrolytic etching, optical microscopy analysis,hardness test and tensile test of light alloys:applied to microstructural and mechanical characterization of the following light alloys:2024,7075,6061,A357,C355,Ti-6Al-4V,WE43,AZ91 (4 hours)
2) As cast and as welded microstructure characterization of non ferrous alloys both heat and not heat treatable: microstructure, defects, mechanical properties (2hours)
3)Solutionizing and aging heat treatment applied to heat treatable aluminum and magnesium alloys: aging curves at different holding temperatures with or without previous solution heat treatment (2 hours)
4)Deformed microstructure and Recovery and Recrystallization applied to aluminum alloys: microstructure evolution and mechanical properties (2 hours) 
5)Homogenization heat treatments (as-cast aluminum alloys) ( 2 hours):microstructure evolution and mechanical properties 
6) Ti-6Al-4V heat treatment (2 hours)
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Beta phase field.
Microstructure evolution  and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Alpha+Beta phase field
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Alpha+Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to quenching from Beta phase field.

 

Individual project 
New joining/ coating/ 3D buildings tecnniques applied to non ferrous alloys: microstructural and mechanical characterization of samples (6-8 hours).
 

[1] American Society for Metals, Metals Handbook, V. 15, Casting, Metals Park, Ohio, 1988.

[2] J.D. Verhoeven, Fundamentals of Physical Metallurgy, Wiley

[3] R.W. Hertzberg,Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, Wiley

[4] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM,

[5] G.E Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill

[6] I.J.Polmear, Light Alloys, BH

[7] W.F.Smith, Structure and Properties of Engineering Alloys,McGraw-Hill

[7] G. Lutjering, J. C. Williams,'Titanium', Springer 2nd edition, New York

[8] R.W. Messler, Principles of welding, J.Wiley & Son

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sono utili i contenuti di Chimica

Il corso di metallurgia si suddivide in due parti:

1)La prima parte del corso intende fornire agli studenti le conoscenze di base della metallurgia (cristallografia, difettosità, metodi di rafforzamento, deformabilità).

2)La seconda parte del corso sviluppa le trasformazioni di equilibrio, di non equilibrio (curve TTT e CCT)  e i trattamenti termici e termochimici degli acciai.

Inoltre vengono analizzate le proprietà meccaniche, le applicazioni e i limiti degli acciai al carbonio di uso generale e speciale e delle più comuni leghe non ferrose.

Gli obiettivi formativi del corso sono i seguenti:

1) Saper caratterizzare la cristallografia delle più comuni celle unitarie in termini di numero di coordinazione, numero di atomi per cella, numero di sistemi di scorrimento, relazione tra raggio atomico e parametro di cella, indicizzazione delle famiglie di piani e direzioni di massimo impacchettamento, fattore di impacchettamento atomico, densità.

2) Conoscere i meccanismi di solidificazione di un metallo puro e i parametri che li influenzano.

3) Saper riconoscere le principali difettosità ed il loro ruolo sulle proprietà di metalli e leghe metalliche.

4) Saper individuare i meccanismi di rafforzamento di metalli e leghe metalliche, l’evoluzione microstrutturale da essi indotta, le loro potenzialità e i loro limiti di impiego.

5) Conoscere i principali meccanismi di evoluzione microstrutturale allo stato solido e i parametri che li influenzano.

6) Saper riconoscere la morfologia e la natura delle microstrutture di equilibrio e di non equilibrio degli acciai e le rispettive proprietà meccaniche. Saper sviluppare cicli termici in relazione alle proprietà richieste in esercizio.

7) Saper individuare lo scopo dei più comuni trattamenti termici e termochimici che si eseguono sugli acciai: quale ciclo termico prevedono, per quali composizioni si applicano, quali sono le eventuali problematiche e limiti.

8) Sapersi orientare nei campi di applicazione dell’utilizzo degli acciai e delle principali leghe non ferrose sulla base delle rispettive proprietà.

Lezioni Frontali e Laboratorio. 

Teoria:

Cristallografia (7 ore) : Caratterizzazione cristallografica delle più comuni celle unitarie, sistemi cristallografici o di Bravais-geometrici, piani e direzioni cristallografiche, densità lineare, planare, volumetrica, strutture a massimo impacchettamento, sistemi di scorrimento, monocristalli e policristalli. La deformazione di un monocristallo ideale e reale. Analisi del Critical resolved shear stress.

La solidificazione di un metallo puro (2 ore) :principi termodinamici, nucleazione omogenea ed eterogenea,  meccanismi di solidificazione di un metallo puro e le morfologie di crescita

Difetti nei solidi cristallini (4 ore): difetti di punto (vacanze di tipo Schotty e Frenkel, atomi interstiziali, atomi sostituzionali, impurezze e soluzioni solide), difetti di linea (generazione di dislocazioni a spigolo, a vite, miste;classificazione delle dislocazioni mediante il vettore di Burger; disallineamento degli atomi nell’intorno della linea di dislocazione; proprietà geometriche delle dislocazioni ruolo delle dislocazioni nella deformazione plastica; annullamento di dislocazioni; moltiplicazione di dislocazioni secondo Frank-Read), difetti di superficie (bordi di grano, difetti di impilaggio: twinning e stacking fault).

Deformazione e incrudimento (6 ore): Curve di trazione di un monocristallo secondo la teoria dei sistemi di scorrimento e secondo la teoria della Mesh Length. Relazioni con la curva di trazione di un policristallo. Engineering stress-strain curve and flow curve. Prova di trazione ad alta temperatura. Cenni al recupero e alla ricristallizzazione. Deformazione per geminazione.

Metodi di rafforzamento per affinamento del grano, per soluzione solida, per precipitazione, per dispersione (4 ore).

Leghe non ferrose (2 ore): designazione, proprietà e applicazioni.

Diagramma Fe-C e microstrutture di equilibrio (8 ore): Richiami sulle regole generali per l'interpretazione del diagramma di stato, fasi e costituenti, punti critici e trasformazioni invarianti. Proprietà meccaniche di fasi e costituenti. Microstrutture di equilibrio. Classificazione degli acciai rispetto al diagramma di stato, analisi dell'evoluzione microstrutturale al raffreddamento. Diagramma delle fasi e dei costituenti. Diagramma delle proprietà meccaniche degli acciai allo stato ricotto.

Trasformazioni isoterme e anisoterme dell’austenite (8 ore): Termodinamica e cinetica delle trasformazioni allo stato solido, curve di trasformazione tempo temperatura isoterme (TTT) dell'austenite, prodotti di trasformazione dell'austenite  al variare del sottoraffreddamento dal campo austenitico.Trasformazioni dell'austenite per raffreddamento continuo (curve CCT). Effetto della velocità di raffreddamento sulle temperature di trasformazione e sui prodotti di trasformazione dell'austenite.Proprietà meccaniche delle microstrutture di non equilibrio, effetto degli alliganti e della dimensione del grano austenitico sulle curve di trasformazione. La prova Jominy.

Trattamenti termici e termochimici degli acciai (3 ore) : Ricottura, Normalizzazione, Bonifica, Tempra bainitica o Austempering, Martempering Cementazione, Nitrurazione.

Acciai (2 ore): influenza degli elementi sulle proprietà del ferro, acciai da costruzione di uso generale, acciai speciali da costruzione.

 

 

Laboratorio:

1)Preparativa metallografica e microscopio ottico (2 ore) : osservazione al microscopio ottico delle principali leghe non ferrose dopo preparativa metallografica  e prima e dopo attacco chimico/anodizzazione: individuazione delle fasi, grani, eventuali difettosità, segregazioni, lega colata e leghe deformate plasticamente. Durezza delle leghe caratterizzate

2)Rafforzamento (2 ore):Trattamento termico di solubilizzazione e Trattamento termico di invecchiamento: microdurezza prima e dopo trattamento termico, conducibilità elettrica prima e dopo trattamento termico. Determinazione della curva di invecchiamento.

3) Microstrutture di equilibrio di acciai al carbonio (2 ore) : caratterizzazione microstrutturale e meccanica di acciai C10, C20, C30, C40 mediante attacco chimico e prove di durezza. Confronti.

3) Trasformazioni anisoterme: ruolo del mezzo di spegnimento, diametro critico, composizione dell’acciaio, dimensione del grano austenitico  (6 ore) :

 a) mezzi di spegnimento diversi su campioni dello stesso acciaio: curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse micro/macro strutture  mediante attacco chimico e osservazione microstrutturale e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

b) mezzo di spegnimento fisso su campioni  della stessa composizione ma diametro crescente. curve di microdurezza e analisi microstruttura: Individuazione delle diverse microstrutture  mediante attacco chimico e mediante curve di microdurezza. Diagrammi di Atkins.

c)  mezzo di spegnimento fisso su campioni aventi la stessa dimensione ma differente composizione (effetto della composizione sulla temprabilità e sulla durezza della martensite).

d) tempra nello stesso mezzo di spegnimento  di un acciaio con differente dimensione del grano austenitico (effetto della dimensione del grano austenitico sulla temprabilità)

4) Ricottura ( 1 ora): ruolo della dimensione del grano austenitico sulla microstruttura e durezza di acciai di composizione fissa.

5) Rinvenimento della Martensite (1 ora): effetto temperature crescenti a tempi di mantenimento costanti: Durezza Vs Temperatura di mantenimento.

 

[1] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM;

[2] Alberto Cigada e Tommaso Pastore, Struttura e proprietà dei materiali metallici, McGraw-Hill;

[3] W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli;

[4] W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli.

[5] William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons

[6] Stefano Spigarelli, Metallurgia Meccanica, Esculapio

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Subject area ING-IND/21

Course type Laurea Magistrale

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

For matriculated on 2017/2018

Year taught 2018/2019

Course year 2

Semestre Primo Semestre (dal 24/09/2018 al 21/12/2018)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

Metallurgy basics

The  course clarifies the microstructure, mechanical properties, processing, physical metallurgy and engineering applications of non ferrous alloys. Particular attention is devoted to microstructure/property relationships and to the role of processing and heat treatments on the microstructure evolutions.

After the course the student should be able to:

1)Identfy the microstructural features, properties and applications of the main non ferrous alloys;

2)Recognize the main microstructural and mechanical features induced by casting, plastic deformation and joining methods;

3)Identify the role of process parameters (welding, casting, plastic deformation) on microstrucural evolution and properties;

4)Apply strengthening methods and heat treatments;

5)Recognize the role of the processing  thermal cycle on the microstructure evolution.

The development of individual projects helps each student to pursue the goals.

Lectures, laboratory practice, individual project

The exam consists of two parts:

  1. first written part: the student is asked to illustrate theoretical topics
  2. second part: the student is asked to discuss the laboratory topics and  individual project with the lecturer.

 

Lectures:
1)    A general introduction on the main alloys in terms of the main microstructural features,  properties, applications, processing (1h)

2)    Cristallography, defects, strengthening mechanism (3 hours)

3)    Metallography and experimental tecniques (3 hours):
a) Specimen Preparation for Light Microscopy
b) Optical microscope
c) Hardness test 
d) EDS

4)    Physical metallurgy of light alloys:
a)Solidification principles: microstructure, heat treatments, defects (8 hours).
b) Plastic deformation and solid-solid phase transformation induced by plastic deformation and heat treatments.                                                               Recovery and Recrystallization (3 hours).
c)Principles of age hardening (6 hours).
d) microstructure and mechanical evolution by processing thermal cycle (3hours)
Case studies on above topics.

5)    Aluminum alloys (4 hours)
Wrought aluminum alloy: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper, work hardening,    non heat treatable alloys, heat treatable alloys,Joining.Applications.
Case studies on above topics
Cast aluminum alloys: microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,alloys based on the Aluminum-silicon system,alloys based on the Aluminum-copper system, Aluminum- Magnesium alloys, Aluminum- Zinc-Magnesium alloys. Applications.
Case studies on above topics. 

6)    Magnesium Alloys (2 hours)
Microstructures and heat treatments,designation of alloys and temper,Zirconium free casting alloys, Zirconium containing casting alloys.Applications.
Case studies on above topics.


7)    Titanium alloys (4 hours)
Alpha alloys: microstructure and properties
Alpha/Beta alloys: microstructure and properties
Heat treatments
Joining Applications.
Case studies on above topics.

8)    New processing for non ferrous alloys: microstructure evolution and properties (9 hours):
New joining techniques: microstructures and properties
New coatings tecniques: microstructures and properties
Three dimensional (3D) building process: microstructures and properties 
Case studies on above topics.

 

 

 Laboratory:

1)Grinding, polishing, chemical etching, electrolytic etching, optical microscopy analysis,hardness test and tensile test of light alloys:applied to microstructural and mechanical characterization of the following light alloys:2024,7075,6061,A357,C355,Ti-6Al-4V,WE43,AZ91 (4 hours)
2) As cast and as welded microstructure characterization of non ferrous alloys both heat and not heat treatable: microstructure, defects, mechanical properties (2hours)
3)Solutionizing and aging heat treatment applied to heat treatable aluminum and magnesium alloys: aging curves at different holding temperatures with or without previous solution heat treatment (2 hours)
4)Deformed microstructure and Recovery and Recrystallization applied to aluminum alloys: microstructure evolution and mechanical properties (2 hours) 
5)Homogenization heat treatments (as-cast aluminum alloys) ( 2 hours):microstructure evolution and mechanical properties 
6) Ti-6Al-4V heat treatment (2 hours)
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Beta phase field.
Microstructure evolution  and hardness of Ti-6Al-4V due to annealing from Alpha+Beta phase field
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to air cooling from Alpha+Beta phase field.
Microstructure evolution and hardness of Ti-6Al-V due to quenching from Beta phase field.

 

Individual project 
New joining/ coating/ 3D buildings tecnniques applied to non ferrous alloys: microstructural and mechanical characterization of samples (6-8 hours).
 

[1] American Society for Metals, Metals Handbook, V. 15, Casting, Metals Park, Ohio, 1988.

[2] J.D. Verhoeven, Fundamentals of Physical Metallurgy, Wiley

[3] R.W. Hertzberg,Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, Wiley

[4] M.Tisza, Physical Metallurgy for Engineers, ASM,

[5] G.E Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill

[6] I.J.Polmear, Light Alloys, BH

[7] W.F.Smith, Structure and Properties of Engineering Alloys,McGraw-Hill

[7] G. Lutjering, J. C. Williams,'Titanium', Springer 2nd edition, New York

[8] R.W. Messler, Principles of welding, J.Wiley & Son

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

METALLURGIA (ING-IND/21)
METALLURGIA C.I.

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 1

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

METALLURGIA C.I. (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Degree course MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Subject area ING-IND/21

Course type Laurea Magistrale

Credits 6.0

Teaching hours Ore Attività frontale: 54.0

For matriculated on 2016/2017

Year taught 2017/2018

Course year 2

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Language INGLESE

Subject matter PERCORSO COMUNE (999)

Location Lecce

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 26/09/2016 al 22/12/2016)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

METALLURGIA (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 26/09/2016 al 22/12/2016)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 21/09/2015 al 18/12/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

METALLURGIA (ING-IND/21)
NON-FERROUS METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 21/09/2015 al 18/12/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

NON-FERROUS METALLURGY (ING-IND/21)
METALLURGIA (C.I.)

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 29/09/2014 al 13/01/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

METALLURGIA (C.I.) (ING-IND/21)
PHYSICAL METALLURGY

Corso di laurea MATERIALS ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY

Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/21

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore Attività frontale: 54.0 Ore Studio individuale: 96.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 29/09/2014 al 13/01/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

PHYSICAL METALLURGY (ING-IND/21)

Pubblicazioni

 

Elenco delle pubblicazioni prodotte

 

1

P. Leo, E. Cerri, “Studio del danneggiamento della lega di alluminio 356 thixocolata”, Atti 29° Convegno nazionale Modena 13-15 Novembre 2002, Libro abstract pag.132 e Cd rom memoria n.53 Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM 2002 ISBN 88-85298-46-X.

 

2

P. Cavaliere, P. Leo, M. Paci: “Precipitazione di seconde fasi in laminati di Alluminio prodotti per colata continua”; Atti 29° Convegno nazionale Modena 13-15 Novembre (2002), Libro abstract pag.108 e Cd rom memoria n.23, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM 2002, ISBN 88-85298-46-X.

 

3

N. Ammannati, P. Cavaliere, P. Leo: “Studio di una lega a memoria di forma Cu-Al-Ni”, Atti 29° Convegno nazionale Modena 13-15 Novembre (2002), Libro abstract pag.172 e Cd rom memoria N. 24, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM 2002, ISBN 88-85298-46-X.

 

4

P. Leo, E. Cerri, “Effetto dei trattamenti termici sulle proprietà e sui meccanismi di danneggiamento di leghe di Al thixocolate”, Atti del 19° Convegno Nazionale Trattamenti Termici, Salsomaggiore 20-22 maggio 2003, Libro Atti memoria pp.273-281, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM 2003, ISBN 8885298486.

 

5

P. Leo, E. Cerri, “Effetto dei trattamenti termici sulle proprietà meccaniche e sul comportamento a frattura della lega di Al A356 thixocolata”, Atti 19° Convegno Nazionale Trattamenti Termici, Salsomaggiore 20-22 maggio 2003, Libro Atti  memoria pp. 265-272, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM  2003, ISBN 8885298486.

 

6

P. Leo, E. Cerri, “Silicon particle damage in a thixocast A356 aluminium alloy”, Metallurgical Science and Technology, 21-1 , Editore: Teksid Aluminum Italy 2003 ISSN 0393-6074 pp.27-31.

 

7

P. Cavaliere, E. Cerri, P. Leo, F. Panella, R. Nobile : “Fatigue resistance properties of 2618 Aluminium alloy”, libro abstract atti conferenza ICSMA 13, Budapest, Ungheria, 25-30 Agosto 2003, extended abstract p. 142.

 

8

P. Cavaliere, N. Ammannati, E. Cerri, P. Leo, E. Martellucci, “Microstructural and mechanical behaviour of ultra-pure EPT copper processed by ECAP“, 2° Conference in New developments in metallurgical process technology, Riva del Garda, 19-22 Settembre 2004.

 

9

P.Cavaliere, E. Cerri, P. Leo, “Effect of heat treatments on mechanical properties and fracture behavior of a thixocast A356 aluminum alloy”, Journal of Materials Science 39 Publisher: Springer Netherlands 2004, ISSN: 0022-2461 pp.1653-1658.

 

10

P.Cavaliere, E. Cerri, P. Leo, “Hot deformation and Processing maps of a particulate reinforced 2618+20% Al2O3 Metal Matrix Composites”, Composites Science and Technology, Volume 64, Issue 9, 2004, Publisher : Elsevier Ltd 2004 , ISSN 0266-3538, pp. 1287-1291.

 

11

P. Leo, E. Cerri, “Effetto dei trattamenti termici sulle proprietà e sui meccanismi di danneggiamento di leghe di alluminio thixocolate”, La Metallurgia Italiana 3, 2004, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM 2004 ISSN 0026-0843 pp. 19-24.

 

12

E. Cerri, P. Leo, P. Cavaliere, “Hot deformation behaviour of an AS21X magnesium alloy produced by high pressure die casting”, Proc. 25th  Riso Int. Symposium on Materials Science: ‘Evolution of deformation microstructure in 3D’, editors: C. Gundlach et al.,Publisher: Riso National Laboratory  Roskilde, Denmark 2004 ISBN 87-550-3362-8, ISSN 0907-0079  pp.257-262.

 

13

P. Cavaliere, E. Cerri, P. Leo, “A study of response of a Zr modified 2014 aluminum alloy subjected to fatigue loading”, conf. Proc. For the ICAA9, (2004) edited by J.F. Nye, A.J. Morton and B.C. Muddle, Publisher: IMEA ltd. 2004, ISBN 1 876 855 223, pp 172-177.

 

14

E. Cerri, P. Leo, P. Cavaliere, “Studio del comportamento a caldo di una lega di Mg prodotta per HPDC”, Atti del 30° Convegno AIM, Vicenza, 17-19 Novembre 2004, Libro abstract p.113 e Cd Rom memoria 84, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia  AIM 2004  ISBN 88 85298 52 4.

 

15

P. Cavaliere, E. Cerri, P.Leo, L. Marzoli, J. Dos Santos, “Friction stir welding of ceramic particle reinforced aluminium based metal matrix composites” 2004 Applied Composite Materials 11:4 pp.247-258 ( ERRATUM Applied Composite Materials 2004 11 issue 6 p.399).

 

16

P. Leo, E. Cerri, “Influenza di una severa deformazione plastica sui processi di invecchiamento di leghe Al-Mg-Si”, Atti del 30° Convegno AIM Vicenza, 17-19 Novembre 2004, Libro abstract p.57 e Cd Rom memoria 75,  Editore: Associazione Italiana di Metallurgia  AIM 2004  ISBN 88 85298 52 4.

 

17

P. Cavaliere, E. Cerri, P. Leo, “Evoluzione meccanica e microstrutturale di una lega di alluminio 7075 saldata per friction stir welding”, Atti del 30° Convegno AIM (cd rom-76), Vicenza, 17-19 Novembre 2004, abstract p.93 e Cd Rom memoria 76,  Editore:  Associazione Italiana di Metallurgia  AIM 2004  ISBN 88 85298 52 4.

 

18

P.P. De Marco, E. Cerri, P. Leo, P. Cavaliere, “Studio FEM della deformazione plastica severa” atti del 15° Convegno ABAQUS, Bari 24-26 Novembre 2004 (cd-rom) ISBN 88 900637 4 2.

 

19

P. Cavaliere, E. Cerri, P. Leo, “Evoluzione meccanica e microstrutturale di una lega di alluminio 7075 saldata per friction stir welding”, La Metallurgia Italiana 6 (2005), Editore :  Associazione Italiana di Metallurgia  AIM 2005, ISSN 0026-0843 pp. 33-39.

 

20

P. Leo, E. Cerri, “Influence of severe plastic deformation on aging of Al-Mg-Si alloys” TMS 2005 Annual Meeting, San Francisco February 13-19, Materials Science & Engineering A 410-411, 2005, pp.226-229, Publisher: Elsevier Ltd, ISSN: 0921-5093 .

 

21

P.Cavaliere, E. Cerri, P. Leo, “Effect of heat treatments on mechanical properties and damage evolution of thixoformed aluminum alloys”, Materials Characterization 55, 2005, pp. 35-42, Publisher : Elsevier Ltd, ISSN1044-5803.

 

22

P.P. De Marco, E. Cerri, P. Leo, P. Cavaliere, “FE-based analysis for equal channel angular pressing (ECAP) of Aluminium Alloys” TCN-CAE 2005, Int. Conf. on CAE and Computational Technology for Industry, memoria n.10, Lecce, 5-8 ottobre 2005, published consorzio TCN Scarl.

 

23

E. Cerri, P. Cavaliere, P. Leo, P.P. De Marco, “Heat treatment and mechanical properties of a rheocast magnesium alloy”, Magnesium Technology 2006 S. Antonio TEXAS, March 2006,  Edited by Alan Luo, Neale Neelameggham, Randy Beals, Publisher: TMS (The Minerals, Metals & Materials Society) 2006,  ISBN  978-0-87339-620-2 pp.109-113.

 

24

P.Leo, E.Cerri, H.J.McQueen, P.P. De Marco, “Analysis of hardness maps on aluminium alloy processed by ECAP”, Aluminium alloys 2006” Materials Science Forum Vols 519-521 (2006)  Edited by: W.J. Poole, M.A. Wells and D.J. Lloyd Trans Tech Publications Ltd 2006, Switzerland ISBN: 0-87849-408-1  pp. 1415-1420.

 

25

P.P.De Marco, E. Cerri, P. Leo, P. Cavaliere, “Studio FEM e microstrutturale di leghe Al-Mg-Si sottoposte ad equal channel angular pressing (ECAP)”, La Metallurgia Italiana 3, 2006, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM 2006 , ISSN 0026-0843 pp. 27-33.

 

26

E. Cerri, P.P De Marco, P. Leo “Analysis of microstructure and mechanical properties of aluminium alloys severely defortmed by Ecap”, VII Italian Meeting of Nanophase materias-Roma October 3,4, 2006, Abstract Booklet p.26.

 

27

P. Leo,  E. Cerri, H.J. Mc Queen, “Deformation of the high pressure die cast AZ91 at high and intermediate temperature”,  Magnesium Technology in the Global Age, Edited by M.O. Pekguleryuz and L.W. MacKenzie, Publisher: Met. Soc. CIM Montreal 2006, ISBN: 1-894475-66-6.pp. 243-254.

 

28

E. Cerri, P.P. De Marco, P. Leo, “Analisi di mappe di microdurezza su leghe di Al severamente deformate” Atti 31° Convegno AIM, Milano 22-24 Novembre 2006, Libro abstract  pag.176 e Cd rom memoria n.84 Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM  2006, ISBN 8885298583.

 

29

P.P De Marco, E. Cerri, P.Leo, P. Cavaliere, “Effetto di differenti condizioni di saldatura sulla qualità di giunti dissimili AA2024-AA6082 prodotti per Friction Stir Welding” Atti 31° Convegno AIM, Milano 22-24 Novembre 2006 Libro abstract pag.57 e Cd rom memoria n.22  Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM 2006, ISBN 8885298583.

 

30

P. Leo, E. Cerri, P.P. De Marco and H.J. Roven, “Properties and deformation behaviour of severe plastic deformed aluminium alloys”  Journal of Materials Processing Technology, Vol.182 issues 1-3, 2007, pp.207-214, Publisher: Elsevier  ISSN: 0924-0136.

 

31

E.Cerri, P. Leo and P. P. De Marco, “Hot compression behaviour of the AZ91 magnesium alloy produced by high pressure die casting”, Journal of  Materials Processing Technology, 189, issues 1-3, 2007, pp. 97-106, Publisher: Elsevier Ltd ISSN: 0924-0136.

 

32

E. Cerri, P. Leo, H.J.Roven, “Effect of aging treatments on severely deformed microstructure of different Al-Mg-Si alloys” in Materials Science Research Trends editors: M. B. Olivante, book chapter, Publisher: Nova Science Publisher (2007) New York ISBN: 1-60021-654-4 pp.3-14.

 

33

E. Cerri, P. Leo, P. P. De Marco, D. Embury, X. Wang, “Microstructural and Mechanical Investigation of Thin FSW Aluminium Joints”, ICAA11, Aachen September 2008, published in ‘Aluminium Alloys – Their Physical and Mechanical Properties’ Edited by J. Hirsch, B. Skrotzki and G. Gottstein, Publisher: Wiley-VCH (DE) 2008 , ISBN 978-3-527-32367-8, pp. 1917-1923.

34

P.Leo, E. Cerri, H.McQueen and A.Taurino, “Hot Tensile Behaviour of an Al-5,5Zn-1,2Mg Alloy”, ICAA11, Aachen September 2008, published in ‘Aluminium Alloys – Their Physical and Mechanical Properties’ Edited by J. Hirsch, B. Skrotzki and G. Gottstein, Publisher: Wiley-VCH (DE) 2008, ISBN 978-3-527-32367-8, pp. 1868-1874.

 

35

P. Leo, E. Cerri, “Studio dei parametri di processo di una lega Al-Mg-Si”, Atti del 32° Convegno AIM Ferrara 24-26 settembre 2008, CD Rom mem. 88  Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM  2008 ISBN  8885298672. 

 

36

P. Leo, E. Cerri, “Ottimizzazione del ciclo termico pre-estrusione di una lega di alluminio”, Atti del 32° Convegno AIM Ferrara 24-26 settembre 2008, CD Rom mem 89, Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM  2008 ISBN  8885298672.

 

37

E. Cerri, P. Leo, “Analisi FEM e microstrutturale di leghe di alluminio severamente deformate”, Atti del 32° Convegno AIM Ferrara 24-26 settembre 2008, CD Rom mem.140,  Editore: Associazione Italiana di Metallurgia AIM  2008 ISBN  8885298672.

 

38

E. Cerri, P.P. De Marco, P. Leo, “FEM and metallurgical analysis of modified 6082 aluminium alloys processed by multipass ECAP: influence of material properties and different process settings on induced plastic strain”, Journal of Materials Processing Technology, Volume 209, Issue 3, pp. 1550-1564, Publisher: Elsevier (2009), ISSN: 0924-0136.

 

39

E. Cerri, P.P. De Marco, P. Leo, “A multipass ECAP study of modified aluminium alloys”, “Recent Developments in the processing and applications of structural metals and alloys”, Materials Science Forum Vols. 604-605 Publisher: Trans Tech Publications Ltd, Switzerland ISBN 0-87849-355-7 (2009) pp 163-170.

 

40

P. Leo, E. Cerri, H.J. McQueen, S. Chiozzi, “Microstructure and mechanical behaviour of an Al-Zn-Mg alloy after various heat treatments and room temperature deformation”, “Recent Developments in the processing and applications of structural metals and alloys” Materials Science Forum Vols. 604-605 Publisher: Trans Tech Publications Ltd (2009), Switzerland ISBN 0-87849-355-7 pp 67-76.

 

41

H.J. McQueen, P. Leo and E. Cerri, “Constitutive equation for Mg alloy hot working modeling” “Recent Developments in processing and applications of structural metals and alloys” Materials Science Forum Vols. 604-605 Publisher: Trans Tech Publications Ltd (2009), Switzerland ISBN 0-87849-355-7  pp. 53-65.

 

42

H.J. McQueen, A. Shen, P. Leo and E. Cerri, “Al-Zn-Mg alloy for extrusion - hot workability” TMS 2009 Annual Meeting & Exhibition San Francisco, Proceedings: Aluminum Alloys: Fabrication, Characterization and Applications, Editor(s): Weimin Yin, Subodh Das, Zhengdong Long Publisher: TMS ( The Minerals, Metals & Materials Society ) USA 2009 ISBN 978-0-87339-735-3 pp.37-44.

 

43

E.Cerri; P.Leo, “Warm and Room temperature deformation of friction stir welded thin aluminium sheets”, Materials and Design, vol. 31, pp. 1392-1402, ISSN: 0264-1275 (2010).

 

44

P.Leo, E. Cerri, H. McQueen, “Microstructure, mechanical characterization and hot tensile behaviour of an Al-Zn-Mg-Zr alloy”, TMS 2010 139Th Annual Meeting and Exhibition - Supplemental Proceedings, Vol 1: Materials Processing and Properties, pp 19-29 (2010).

 

45

P. Leo, E. Cerri, R. Nobile, “Caratterizzazione, proprietà e deformazione a caldo di leghe basate sul sistema Al-Zn-Mg”, I Convegno del Coordinamento della Meccanica Italiana, Palermo 20-22 giugno 2010, Atti del convegno pp.93-94, cd-rom memoria n.71 pp. 1-12 ISBN 9788890510007.

 

46

E. Cerri, P. Leo, “Stabilità termica di grani ultrafini in funzione dei parametri di processo in giunti FSW”, 33° Conv. AIM Brescia 10-12 Novembre 2010, mem. 68, ISBN 978-88-85298-80-4 (2010) Associazione Italiana Metallurgia.

 

47

P. Leo, E. Cerri, “Effetto dello Zr sulla microstruttura e trattamenti termici di leghe Al-5.5Zn-1.2Mg”, 33° Conv. AIM Brescia 10-12 Novembre 2010, mem. 69, ISBN 978-88-85298-80-4 (2010) Associazione Italiana Metallurgia.

 

48

P. Leo, E. Cerri, “Microstruttura e deformazione a caldo di leghe sperimentali Al-5.5Zn-1.2Mg”, 33° Conv. AIM Brescia 10-12 Novembre 2010, mem. 70, ISBN 978-88-85298-80-4 (2010) Associazione Italiana Metallurgia.

 

49

P. Leo, E. Cerri, “Analisi del comportamento a caldo di una lega 6060 nello stato as-cast e in quello solubilizzato”, 33° Conv. AIM Brescia 10-12 Novembre 2010, mem. 71, ISBN 978-88-85298-80-4, 2010, Associazione Italiana Metallurgia.

 

50

E. Cerri, P.Leo, X. Wang, D.Embury “Mechanical properties and microstructure evolution of friction stir welded thin aluminium alloys”, Metallurgical and Materials Transactions. A, Physical Metallurgy and Materials Science, vol. 42, 2011, pp. 1283-1295, ISSN: 1073-5623.

 

51

P. Leo, E. Cerri, H.J. McQueen, “Hot Tensile Behaviour and Constitutive Analysis of Al-5,5Zn-1,2Mg/Zr Alloys” in: ‘Aluminum Alloys: Fabrication, Characterization and Applications III’,vol. 2, TMS (2011) San Diego 27-02/03-03-2011, pp. 157-165 ISBN: 9781118029466.

 

52

P. Leo, E. Cerri, H.J. McQueen, “Microstructural characterization and heat treatments of different Al-Zn-Mg/Zr alloys” in: ‘Aluminum Alloys: Fabrication, Characterization and Applications III’, vol.2, TMS (2011) San Diego 27-02/03-03-2011, pp. 339-345 ISBN: 9781118029466.

 

53

E. Cerri, P. Leo, “Mechanical properties evolution during post-welding heat treatments of double-lap FSW joints” Materials and Design, 32, 2011, pp 3465–3475.

 

54

E. Cerri, P. Leo, X. Wang and D. Embury, “A study of mechanical properties and microstructure in friction stir welded thin sheet aluminium alloys”, La Metallurgia Italiana, n.5, 2011, pp. 5-12  ISSN 0026-0843.

 

55

P. Leo, E. Cerri, “Microstruttura e deformazione a caldo di leghe sperimentali Al-5.5Zn-1.2Mg” La Metallurgia Italiana, n.7-8, 2011, pp. 25-31, ISSN: 0026-0843.

 

56

P. Leo, E. Cerri, “Analisi del comportamento a caldo di una lega 6060 nello stato as-cast e in quello solubilizzato”. La Metallurgia Italiana, n.11-12, 2011, pp. 3-9, ISSN: 0026-0843.

 

57

E. Cerri, P. Leo, “Effetto dei trattamenti termici post-FSW sulle caratteristiche meccaniche di giunti doppi sovrapposti dissimili”, Atti del XXI IGF-Cassino 13-15 Giugno 2011, pp 333-338 ISBN 978-88-95940-36-6.

58

P. Leo, E. Cerri, “Effetto della microstruttura e dei parametri di deformazione a caldo sulla cavitazione di leghe Al-Zn-Mg/Zr”, Atti del XXI IGF, Cassino 13-15 Giugno 2011, pp 201-208 ISBN 978-88-95940-36-6.

 

59

P. Leo, E. Cerri, L. Fratini, G. Buffa “Caratterizzazione microstrutturale e meccanica di giunti friction skin-stringer (2024/T4-7075/t6) saldati a basso, medio e alto apporto termico” Atti del 40° Convegno AIAS, Palermo 7-10 Settembre 2011, mem. 158, pp.158-170.

 

60

E.Cerri , P.Leo, R. Nobile “Proprietà meccaniche di giunti doppi FSW” Atti del 40° Convegno AIAS, Palermo 7-10 Settembre 2011, mem 151, pp 151-157.

 

61

P. Leo, E. Cerri and H.J. McQueen, “Hot workability differences of 7000 aluminum alloys with and  without copper additions”, Light Metals 2011, proceedings of the 50th  Conference of Metallurgist of CIM, Montreal, QC (Canada), edited by M. Favard, G. Dufour, 2011, pp. 553-565, ISBN 978-1-926872-04-9.

 

62

P.Leo, E. Cerri, H.McQueen “Microstructure and hot workability of Al-Mg-Si alloy in the

as-cast and homogenized state”, Light Metals 2011, proceedings of the 50th  Conference of Metallurgist of CIM, Montreal, QC (Canada), edited by M. Favard, G. Dufour, 2011, pp. 583-595, ISBN 978-1-926872-04-9.

 

63

P.Leo, E.Cerri, S. Spigarelli, “Hot tensile behaviour and cavitation analysis in as-cast and solutionized Al-5.5Mg-Zn alloys”, CP 2012, proceedings of the 4th International Conference on Crack Paths 19 - 21 September, 2012 Gaeta, Italy, pp.1121-1130 ISBN9788895940441, ISSN 2281-1060.

 

64

P. Leo, S. Spigarelli, E. Cerri, M. El Mehetedi, “High temperature mechanical properties of an aluminum alloy containing Zn and Mg” Materials Science and Engineering A, 550, 2012, pp.206– 213.

 

65

P. Leo, H.J. McQueen, E. Cerri, S.Spigarelli, “Properties, microstructure and hot deformation behaviour of different Al-Zn-Mg (Zr) alloys”, ICAA13 13th International Conference on Aluminum Alloys 3-7 Giugno 2012, Pittsburgh, Pennsylvania, Edited by: Hasso Weiland, Anthony D. Rollett, William A. Cassada, TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2012, pp.1635-1641, ISBN 978-1-118-45804-4.

 

66

E.Cerri, P.Leo “Effect of Process Parameters on Microstructure Stability of FSW Butt Joints after Thermal Treatments”, ICAA13, 13th International Conference on Aluminum Alloys 3-7 Giugno 2012, Pittsburgh, Pennsylvania, Edited by: Hasso Weiland, Anthony D. Rollett, William A. Cassada, TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2012, pp. 629-635, ISBN 978-1-118-45804-4.

 

67

P. Leo, E. Cerri, Capitolo di libro: Chapter 10 “Pure 7000 alloys: microstructure, heat treatments and hot working” Aluminium Alloys, pp. 255-273 ISBN 980-953-307-512-4, Book edited by: Prof. Em. Zaki Ahmad, King Fahad, Luglio 2012.

 

68

P. Leo, S. Spigarelli, E. Cerri, “Cavitation analysis in aluminum alloys hot deformed by tensile test and creep in the as-cast and heat treated state”, La Metallurgia Italiana, n.7/8, 2012, pp 15-23, ISSN 0026-0843.

 

 

69

E. Cerri, P. Leo, F. Palma, M. Simoncini, M. Pieralisi, A. Forcellese, F. Gabrielli, “Friction stir processing su AZ91 HPDC: caratterizzazione meccanica e microstrutturale” 2° Congresso Nazionale del Coordinamento della Meccanica Italiana, Ancona, 25-26 Giugno 2012, mem.53. ISBN 978-8896378601.

70

P.Leo, E.Cerri, L. Fratini, G.Buffa “Studio dell’evoluzione microstrutturale indotta da friction stir welding in  giunti  skin-stringer (2024/T4-7075/T6)”, 34° Convegno Nazionale AIM 2012

Trento 7-9 Novembre 2012, mem.48, ISBN 978-8885298934.

 

71

E. Cerri, S. Maci, P. Leo, G. Zanon, M.R. Petrachi “ Studio sul comportamento all'ossidazione ad alta temperatura di rivestimenti di CoCrTaAlY + 10 wt.% Al2O3 depositati con tecnologia HVOF su superlega di nichel”, 34° Convegno Nazionale AIM 2012 Trento 7-9 Novembre 2012, mem.79, ISBN 978-8885298934.

 

72

E. Cerri, P.Leo “Influence of high temperature thermal treatment on grain stability and mechanical properties of medium strength aluminium alloy friction stir welds”, Journal of Materials Processing Technology, 213, 2013 pp.75-83.

 

73

P.Leo, H. McQueen “Hot work constitutive constants and extrudability for Al alloys”

International Al 2000 Conference Milano 13-16 Maggio 2013 abstract book p.105.

 

74

H. McQueen, P.Leo “Hot rolling: mechanical, microstructural, modeling, simulation for both ferrous and light metals”, Rolling 2013 Conference, Venezia 10-12 Giugno 2013,

ISBN 97-88-85298-95-8.

 

75

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G. Renna, P.Leo, E.Cerri and G. Casalino : “ Repairing 2024 aluminum alloy via ElectroSpark Deposition process: a feasibility study”,G. Renna, P. Leo, G. Casalino and E. Cerri, Advances in Materials Science and Engineering, vol. 2018, Article ID 8563054, 11 pages, 2018. doi:10.1155/2018/8563054.

 

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F.Lionetto, C. Mele, P. Leo, S. D'Ostuni, F. Balle, A. Maffezzoli:” Ultrasonic spot welding of carbon fiber reinforced epoxy composites to aluminum: mechanical and electrochemical characterization “ Journal: Composites Part B (2018) 10.1016/j.compositesb.2018.02.026

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P. Leo, S. D’Ostuni, G. Casalino: “Trattamenti termici e proprietà meccaniche di giunzioni laser AA5754/Ti6Al4V” 37° Convegno Nazionale AIM, Bologna 12-15 Settembre 2018

106

G. Casalino, S.D’Ostuni, P.Guglielmi,P. Leo, G. Palumbo, A. Piccininni “Off-Set and Focus Effects on Grade 5 Titanium to 6061 Aluminum Alloy Fiber Laser Weld, Materials 2018, 11, 2337; doi:10.3390/ma11112337

107

Analysis of microstructure and defects in 17-4 PH stainless steel sample produced by Selective Laser Melting, Paola Leo ,Sonia D’Ostuni , Patrizia Perulli , Maria Angeles Castro Sastre, Ana Isabel Fernández-Abia, Joaquin Barreiro , submitted to Procedia Mnufacturing for MESIC conference 2019

 

108

Influence of the scanning strategy parameters upon the quality of the SLM parts

Sara Giganto, Pablo Zapico, Mª Ángeles Castro-Sastre, Susana Martínez-Pellitero, Paola Leob, Patrizia Perullib submitted to Procedia Manufacturing for MESIC conference 2019

109

P. Leo, G. Renna “Rivestimenti via Electrospark deposition in lega A357: microstruttura e difettosita”, La Metallurgia Italiana n. 9 Settembre 2019,22-31

110

G. Renna, P. Leo, C. Casavola  “ Effect of process parameters on the WE43 magnesium alloy deposition quality machined by ElectroSpark process” accepted by Applied Sciences 2019

Temi di ricerca

Argomenti di ricerca:

a) Deformazione a caldo di leghe di magnesio, leghe ferrose, leghe di alluminio e compositi a matrice di alluminio: evoluzione microstrutturale e analisi alle equazioni constitutive;

b) Evoluzione microstrutturale ed effetto dei trattamenti termici sulle proprietà meccaniche di leghe leggere prodotte per colata in pressione e thixocolata;

c) Caratterizzazione microstrutturale e rafforzamento di leghe severamente deformate;

d) Saldatura per attrito (Friction Stir Welding): studio delle proprietà meccaniche ed evoluzione microstrutturale di giunzioni simili e dissimili al variare dei parametric di processo;

 e) Saldatura Laser e ibrida Laser/MIG applicata a leghe simili e dissimili: proprietà meccaniche e trattamenti termici post saldatura;

f) Coating prodotti per microsaldatura ad arco pulsato (Electro Spark Deposition): microstruttura, proprietà meccaniche e ottimizzazione dei parametri di processo

g) Additive Manufacturing: difettosità ed evoluzione microstrutturale di campioni processati via Selective Laser Melting.