lezione 1: introduzione al corso 13-10-2010. sommario settori dinteresse per il corso;...

Lezione 1: Introduzione al corso

13-10-2010

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Sommario

• Settori d’interesse per il corso;

• Classificazioni dei materiali;

• Esempi di applicazioni dei materiali;

• Materiali e tecnologie per sviluppi futuri.

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Settori d’interesse

Scienza e Tecnologia dei Materiali

Qual è la struttura di un materiale

Come si forma una struttura

Che proprietà ha un materiale

Come si controlla la struttura di un materiale

Come si trasforma un materiale

Come si controllano le proprietà di un materiale

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Ambiti del corso ed approccio

Scienza dei materiali Scienza e tecnologia dei materiali Tecnologia dei materiali

Conoscenza di base dei materiali

Conoscenza risultante di struttura, proprietà, lavorazioni e comportamento dei materiali ingegneristici

Conoscenza applicata dei materiali

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Esempio: influenza della struttura e del processo di lavorazione sulle proprietà ottiche

Cristallo SingoloPolicristallino:bassa porosità

Policristallino:alta porosità

Ossido di alluminio

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Esempio: influenza della composizione di una lega sulle proprietà termiche

• Influenza della percentuale di Zinco sulle proprietà termiche del Rame

(wt% Zinco)

Cond

ucib

ilità

Ter

mic

a(W

/m-K

)

400

300

200

100

00 10 20 30 40

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Esempio: Influenza delle lavorazioni sulla struttura 1/2

-Forgiatura (Forging)

Ao Ad

force

dieblank

force

- Trafilatura (Drawing)

tensile force

AoAddie

die

-Estrusione (Extrusion)

ram billet

container

containerforce

die holder

die

Ao

Adextrusion

-Laminazione (rolling)

roll

AoAd

roll

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Esempio: Influenza delle lavorazioni sulla struttura 2/2

Influenza dell’incrudimento (cold work) sulle proprietà meccaniche

• Incremento della resistenza a snervamento;

• La resistenza a trazione incrementa;

•La duttilità diminuisce;

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Classificazione dei materiali

Metalli Ceramici Polimeri

• Tutti i materiali che contengono uno o più elementi metallici (Fe, Ni, Cu, Al etc.) ed elementi non metallici in piccole quantità (es C, O, N);

•Gli atomi sono disposti in modo ordinato (ie. Strutture cristalline);

• Sono materiali rigidi, duttili, conduttori di calore ed elettricità, opachi, suscettibili al deterioramento per corrosione.

• Sono composti di elementi metallici e non metallici

•Possono presentare strutture cristalline o amorfe (vetri);

• Sono materiali rigidi, fragili, isolanti di calore ed elettricità, opachi o trasparenti, resistenti alla corrosione e alle alte temperature.

• Compositi organici basati principalmente su Carbonio ed Idrogeno.

•Alcuni polimeri contengono anche altri eteroatomi (ie. N, O, S e Si)

• Sono materiali duttili, meno rigidi di metalli e ceramici, bassa densità, isolanti di calore ed elettricità, opachi o trasparenti, con strutture semicristalline o amorfe.

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Alcuni esempi di confronto tra i materiali

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Alcuni esempi di confronto tra i materiali

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Alcuni esempi di confronto tra i materiali

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Alcuni esempi di confronto tra i materiali

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Una classificazione alternativa

Metalli Ceramici Polimeri

COMPOSITI

BIOMATERIALI

A matrice metallica A matrice ceramica A matrice Polimerica

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Alcuni esempi di applicazione

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Alcuni esempi di applicazione

Femoral Stem

Ball

AcetabularCup and Liner

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Alcuni esempi di applicazione

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Alcuni esempi di applicazioni

A-300

Airbus A380 Boeing 787 dreamliner

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Materiali e tecnologie per il futuro: es. i nanocompositi

K.Schulte Composite Science and Technology, (2006), 66, 3115

• Miscelazione meccanica;

• Miscelazione ad ultrasuoni;

• Calandratura.

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Materiali e tecnologie per il futuro: es. i nanocompositi

E.J. Garcia et al. / Composites Science and Technology 68 (2008) 2034–2041

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Materiali e tecnologie per il futuro: es. i nanocompositi

J.L. Abot et al. / Composites Science and Technology 70 (2010) 1113–1119

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Materiali e tecnologie per il futuro:Smart materials

Courtesy of Prof.Scarpa

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Materiali e tecnologie per il futuro:Smart materials

Deployable antenna prototype.

M.R. Hassan , F. Scarpa M. Ruzzene , N.A. Mohammed Materials Science and Engineering A 481–482 (2008) 654–657