ECTS - University of Pisa
Il corso di propone di far acquisire all’allievo competenze nei seguenti settori principali:
Lo studente che completa con successo il corso sarà in grado di dimostrare una solida conoscenza delle principali problematiche legate all'impiego di materiali strutturali.
Nel corso acquisirà conoscenze sulla struttura e proprietà dei materiali metallici e non metallici per applicazioni strutturali e sarà in grado di selezionare il materiale più adatto per le applicazioni specificate.
Nella seconda parte il corso affronta lo studio della struttura e delle proprietà dei materiali metallici (acciai al carbonio e inossidabili, ghise, metalli leggeri, leghe di titanio, leghe di rame, superleghe), nonché i principali argomenti di metallurgia fisica, trasformazioni di fase e meccanismi di rottura dei metalli (meccanici e corrosivi). Infine, il corso si concentra sulla struttura e proprietà dei materiali polimerici, ceramici e compositi.
Alla fine del corso l’allievo deve aver acquisito le seguenti capacità operative:
The course aims to enable the student to acquire skills in the following main sectors:
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate a solid knowledge of the main issues related to the use of structural materials.
During the course you will acquire knowledge on the structure and properties of metallic and non-metallic materials for structural applications and will be able to select the most suitable material for the specified applications.
In the second part the course deals with the study of the structure and properties of metallic materials (carbon and stainless steels, cast irons, light metals, titanium alloys, copper alloys, superalloys), as well as the main topics of physical metallurgy, phase transformations and metal failure mechanisms (mechanical and corrosive). Finally, the course focuses on the structure and properties of polymeric, ceramic and composite materials.
At the end of the course the student must have acquired the following operational skills:
L’esame è costituito da un colloquio orale e/o una prova scritta a risposte multiple.
The exam consists of an oral interview and/or a multiple choice written test.
L’esame è costituito da un colloquio orale e/o una prova scritta a risposte multiple.
The exam consists of an oral interview and/or a multiple choice written test.
Capacità di comprendere le proprietà richieste ad un materiale per un'applicazione reale e capacità di selezionare il materiale più idoneo al servizio.
Ability to understand the properties required of a material for a real application and ability to select the most suitable material for the service.
L’esame è costituito da un colloquio orale e/o una prova scritta
The exam consists of an oral interview and/or a written test.
Competenze di base di tipo chimico (simbologia, nomenclatura); Competenze di base di tipo matematico; Competenze di base di tipo fisico.
Classroom lessons;
Laboratory exercises for mechanical tests and microscopy;
• STRUTTURA E IMPERFEZIONI NEI SOLIDI CRISTALLINI. Reticoli e strutture cristalline. Direzioni e piani cristallografici. Monocristalli e materiali policristallini. Imperfezioni nei cristalli. Meccanismi di diffusione. Tecniche di analisi: microscopia ottica ed elettronica.
• PROPRIETA’ MECCANICHE DEI MATERIALI METALLICI. Concetto di sforzo e deformazione. Prove meccaniche di trazione e di durezza. Curva sforzo-deformazione. Deformazione plastica. Incrudimento e ricristallizzazione.
• CEDIMENTO DEI MATERIALI. Frattura duttile e frattura fragile. Prova di resilienza. Frattura per fatica: curve di Wohler e fattori influenzanti il comportamento dei materiali. Comportamento ad alta temperatura. Aspetti ingegneristici della corrosione.
• ACCIAI E GHISE. Diagramma di stato Fe-C. Influenza degli elementi di lega. Trasformazioni fuori equilibrio: diagrammi TTT e CCT. Trattamenti termici degli acciai: ricottura, normalizzazione, tempra. Cenni sugli acciai inossidabili. Principali classi di acciai e ghise e settori di impiego. Cenni sulla produzione dell’acciaio. Denominazione degli acciai.
• MATERIALI METALLICI NON FERROSI. Cenni sulle Leghe di Alluminio e Titanio. Leghe per alte temperature. Caratteristiche meccaniche e principali applicazioni.
• CORROSIONE E PROTEZIONE. Cenni sui fenomeni corrosivi e sui sistemi di protezione delle principali leghe metalliche.
• MATERIALI POLIMERICI: Definizione di polimero. Strutture macromolecolari. Polimeri termoplastici, termoindurenti e gomme. Correlazioni proprietà-struttura dei vari tipi di polimero.
• CERAMICI E COMPOSITI. Le strutture dei materiali ceramici. Forme cristalline e non cristalline (vetri). Cenni sulle proprietà dei materiali compositi
• STRUCTURE AND IMPERFECTIONS IN CRYSTALLINE SOLIDS. Lattices and crystalline structures. Crystallographic directions and planes. Single crystals and polycrystalline materials. Imperfections in crystals. Diffusion mechanisms. Analysis techniques: optical and electronic microscopy.
• MECHANICAL PROPERTIES OF METALLIC MATERIALS. Concept of stress and deformation. Mechanical tensile and hardness tests. Stress-strain curve. Plastic deformation. Work hardening and recrystallization.
• FAILURE OF MATERIALS. Ductile fracture and brittle fracture. Resilience test. Fatigue fracture: Wohler curves and factors influencing the behavior of materials. High temperature behavior. Engineering aspects of corrosion.
• STEEL AND CAST IRON. Fe-C state diagram. Influence of alloying elements. Out-of-equilibrium transformations: TTT and CCT diagrams. Heat treatments of steels: annealing, normalization, hardening. Notes on stainless steels. Main classes of steels and cast irons and sectors of use. Notes on steel production. Conventional nomenclature of steels.
• NON-FERROUS METALLIC MATERIALS. Notes on Aluminum and Titanium Alloys. High temperature alloys. Mechanical characteristics and main applications.
• CORROSION AND PROTECTION. Notes on corrosive phenomena and protection systems of the main metal alloys.
• POLYMER MATERIALS: Definition of polymer. Macromolecular structures. Thermoplastic polymers, thermosets and rubbers. Property-structure correlations of the various types of polymer.
• CERAMIC AND COMPOSITES. The structures of ceramic materials. Crystalline and non-crystalline forms (glasses). Notes on the properties of composite materials
Testo consigliato: Appunti di scienza e tecnologia dei materiali per l'ingegneria, Renzo Valentini, Massimo De Sanctis, Gianfranco Lovicu - Tipografia Editrice Pisana 2012
Materiale utile per approfondimento:
Recommended text: Appunti di scienza e tecnologia dei materiali per l'ingegneria, Renzo Valentini, Massimo De Sanctis, Gianfranco Lovicu - Tipografia Editrice Pisana 2012
Useful material for further study:
Attendance: Not mandatory
The teaching material, based on the recommended textbook and updated year by year by the teacher, is available on a usb support.
The teacher is available with continuity to receive students for solving their learning problems.
L’esame è costituito da un colloquio orale e/o una prova scritta a risposte multiple.
The exam consists of an oral interview and/or a multiple choice written test.
