Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse Informazioni generali Ricevimento: solo su appuntamento, richiesto con invio di E-mail dall’indirizzo istituzionale ([email protected]) al docente ([email protected], DISMIC). Modalità di esame: prova solo scritta. Quattro domande a risposta “aperta”, di cui 2 domande con votazione max. 5/30 cadauna; 2 domande con votazione max. 10/30 cadauna. Disponibili due ore nette di tempo. Occorre obbligatoriamente pre-iscriversi all’esame utilizzando l’apposita funzione sul Portale della didattica; occorre obbligatoriamente presentarsi all’esame muniti di STATINO regolare e di un documento di identità (anche libretto o tesserino universitario). Introduzione ai materiali e alle loro classi Definizione di materiale: un qualsiasi solido in grado di svolgere almeno una ben determinata funzione. Metalli Ceramici Compositi Polimeri Materiali naturali oppure artificiali e di sintesi Materiali inorganici (ceramici, metalli) e organici (polimeri anche detti materie plastiche). 1 Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse Metalli Æ elementi metallici Metalli pure e leghe (metallo base con elementi in lega –alliganti- metallici o non metallici: Leghe Al-Cu, Leghe Fe-C) Ceramici Æ eccezion fatta per C (diamante, grafite,..), (Me)n(non-Me)m Al2O3, ZrO2, SiO2 (ossidi) SiC, Si3N4 (non ossidi) Polimeri Æ lunghe catene di atomi di C Legame chimico Æ CURVE DI CONDON - MORSE Æ RIGIDITA’ Æ DILATAZIONE TERMICA α Risposta meccanica dei materiali Materia concentrata in piccole regioni Æ ruolo della Energia Æ principio di azione-reazione Materiali resistono a sollecitazioni esterne DEFORMANDOSI 2 tipi di deformazioni: a) reversibili, recuperabili appena lo stress esterno si annulla Æ deformazione ELASTICA b) irreversibili, non più recuperabili anche se lo stress esterno si annulla Æ deformazione PLASTICA 2 diversi comportamenti: a) solo def. elastiche fino a rottura Æ materiali FRAGILI (come i ceramici) b) def. sia elastiche che plastiche prima di rompersi Æ materiali DUTTILI (come i metalli) Differenza tra “fragile” e “brittle” che in Italiano traduciamo con la stessa parola: fragile “Fragile” : materiale che si rompe sotto stress esterni contenuti Æ materiale poco resistente “Brittle” : materiale che si rompe avendo sperimentato solo deformazioni elastiche, reversibili (fragile come un ceramico). Non necessariamente un materiale “brittle” è anche “fragile” Il diamante subisce deformazioni solo elastiche (è brittle, fragile) ma non è certo poco resistente (non è fragile) Il vetro da finestra è sia brittle che fragile, perché subisce deformazioni solo elastiche (è brittle, fragile) ma è anche poco resistente (è fragile) 2 Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse Valori di resistenza a rottura di alcuni materiali LEGHE METALLICHE Acciaio 4340 Temprato e rinvenuto 1760 MPa (trazione) Lega Al 7075 T6 - tratt.a caldo, invecchiata e rinv. 572 MPa (trazione) Lega Ti-6-4 Solubilizzata a caldo e invecchiata 1172 MPa (trazione) CERAMICI Allumina Al2O3 Sinterizzata 1800-2000 MPa (compressione) Zirconia ZrO2 Tenacizzata con Y2O3 1500 MPa (compressione) SiC Sinterizzato HP 2000 MPa (compressione) La resistenza meccanica che i materiali oppongono prima di rompersi dipende dall’energia che tiene uniti atomi (ioni, molecole,..) nei materiali Æ Energia di legame La capacità di reagire agli stress deformandosi elasticamente di più o di meno dipende anche dall’Energia e dal tipo di legame Æ Rigidità (modulo elastico o di Young, E) Caratteristiche del legame chimico influenzano: • • • • • • • Temperatura di fusione Rigidità Resistenza a rottura Dilatazione termica Conduttività termica ed elettrica Duttilità o fragilità ………… 3 Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse Legami • Forti • Deboli (secondari) metallico, covalente, ionico interazioni dipolari (di Van der Waals) Legame metallico Æ Metalli • Elettroni liberi • Elettrostatico Æ ADIREZIONALE • Energeticamente forte Legame covalente Æ Ceramici (prevalente su ionico) • Elettroni non liberi • Direzioni definite Æ DIREZIONALE • Energeticamente molto forte Legame VdW Æ Polimeri • Elettroni non liberi • Energeticamente debole/molto debole • Condizionato da posizioni reciproche tra catene: non permanente Æ agitazione termica Æ proprietà = f(T) 4 Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse 5 Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse 6 Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse 7 Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse 8 Scienza e Tecnologia dei Materiali - Docente: Prof.ssa Laura Montanaro Introduzione al corso, ai materiali e alle curve di Condon-Morse 9
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