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