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PORTALE DELLA DIDATTICA

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia

01MZALZ

A.A. 2018/19

2018/19

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione aerospaziale. Il modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali per applicazioni aeronautiche ed aerospaziali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazione del materiale, sottolineando quindi le potenzialità di progettazione con materiali tradizionali e innovativi, attraverso un controllo delle loro caratteristiche microstrutturali. La trattazione è pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano significativamente condizionare la fase di scelta, nell¿ambito del processo progettuale di un sistema complesso. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedica spazio ad esempi illustrativi che consentano allo studente di riflettere su come tali proprietà costituiscano una informazione indispensabile per l¿adozione di una corretta procedura di selezione e progettazione, anche in considerazione delle modalità disponibili per la loro modifica: particolare enfasi è quindi posta sui concetti tipici della tecnologia dei materiali, di spiccata utilità ingegneristica, mantenendo un legame logico ed esplicativo con gli aspetti di base della scienza dei materiali. Il modulo di Metallurgia si propone di rendere note le conoscenze sul comportamento dei materiali metallici allo scopo di indirizzarne la scelta nelle costruzioni meccaniche ed aeronautiche; in particolare vengono esposti i principi fondamentali del comportamento dei materiali metallici in riferimento alle loro caratteristiche meccaniche ed all¿influenza esercitata da composizione chimica, struttura, microstruttura, eventuali trattamenti termici e lavorazioni meccaniche. Vengono presi in esame i materiali metallici descrivendo i processi di ottenimento dei componenti meccanici, le proprietà derivate e le applicazioni. Per le leghe metalliche vengono inoltre illustrate le principali classi di acciai, ed i trattamenti termici e termochimici atti a conferire le caratteristiche meccaniche richieste, le leghe di alluminio, di titanio e di magnesio, con i relativi meccanismi di rafforzamento e le modalità di scelta in opera.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione aerospaziale. Il modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali per applicazioni aeronautiche ed aerospaziali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazione del materiale, sottolineando quindi le potenzialità di progettazione con materiali tradizionali e innovativi, attraverso un controllo delle loro caratteristiche microstrutturali. La trattazione è pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano significativamente condizionare la fase di scelta, nell¿ambito del processo progettuale di un sistema complesso. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedica spazio ad esempi illustrativi che consentano allo studente di riflettere su come tali proprietà costituiscano una informazione indispensabile per l¿adozione di una corretta procedura di selezione e progettazione, anche in considerazione delle modalità disponibili per la loro modifica: particolare enfasi è quindi posta sui concetti tipici della tecnologia dei materiali, di spiccata utilità ingegneristica, mantenendo un legame logico ed esplicativo con gli aspetti di base della scienza dei materiali. Il modulo di Metallurgia si propone di rendere note le conoscenze sul comportamento dei materiali metallici allo scopo di indirizzarne la scelta nelle costruzioni meccaniche ed aeronautiche; in particolare vengono esposti i principi fondamentali del comportamento dei materiali metallici in riferimento alle loro caratteristiche meccaniche ed all¿influenza esercitata da composizione chimica, struttura, microstruttura, eventuali trattamenti termici e lavorazioni meccaniche. Vengono presi in esame i materiali metallici descrivendo i processi di ottenimento dei componenti meccanici, le proprietà derivate e le applicazioni. Per le leghe metalliche vengono inoltre illustrate le principali classi di acciai, ed i trattamenti termici e termochimici atti a conferire le caratteristiche meccaniche richieste, le leghe di alluminio, di titanio e di magnesio, con i relativi meccanismi di rafforzamento e le modalità di scelta in opera.

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Materials play a crucial role in aerospace engineering design and. The Materials Science and Technology module is aimed to supply the student with an engineering background on materials, and in particular on those for aerospace applications, emphasizing the relationships among materials structure, microstructure and performances and, as a consequence, the potentialities of engineering design able to exploit traditional and innovative materials through the tailoring of their microstructure. A deep understanding of the property-limited selection and design is therefore the main objective of this course. Near Further to the analysis of the science scientific approach that lies behind, some specific case studies will be exploited to allow the student to understand how properties can affect materials selection and processing. In this way, science-led and design-led approaches to materials teaching will be synergically combined to offer the information that will be needed to achieve a deep knowledge and to enable a successful material selection. The Metallurgy module aims to firmly establish fundamentals of behaviour of metallic materials especially in respect to their load carrying capacity as influenced by composition, microstructure, thermal and mechanical processing. The characteristics of metallic materials are presented. Attention is devoted to steels and their heat-treating procedures aiming to both bulk heat-treating and surface thermo-chemical treatments. The quenching and ageing processes of Al. Ti and Mg alloys are fully described. A description of applications of selected classes of steels, Al, Mg, and Ti alloys is offered aiming to guiding users to material selection in design and to quality appraisal in procurement.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

Materials play a crucial role in aerospace engineering design and. The Materials Science and Technology module is aimed to supply the student with an engineering background on materials, and in particular on those for aerospace applications, emphasizing the relationships among materials structure, microstructure and performances and, as a consequence, the potentialities of engineering design able to exploit traditional and innovative materials through the tailoring of their microstructure. A deep understanding of the property-limited selection and design is therefore the main objective of this course. Near Further to the analysis of the science scientific approach that lies behind, some specific case studies will be exploited to allow the student to understand how properties can affect materials selection and processing. In this way, science-led and design-led approaches to materials teaching will be synergically combined to offer the information that will be needed to achieve a deep knowledge and to enable a successful material selection. The Metallurgy module aims to firmly establish fundamentals of behaviour of metallic materials especially in respect to their load carrying capacity as influenced by composition, microstructure, thermal and mechanical processing. The characteristics of metallic materials are presented. Attention is devoted to steels and their heat-treating procedures aiming to both bulk heat-treating and surface thermo-chemical treatments. The quenching and ageing processes of Al. Ti and Mg alloys are fully described. A description of applications of selected classes of steels, Al, Mg, and Ti alloys is offered aiming to guiding users to material selection in design and to quality appraisal in procurement.

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L¿insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione di base sui materiali capace di coniugare sinergicamente aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione di conoscenze di base in strumenti sfruttabili nella progettazione. Quindi al termine dell¿insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere lA dipendenza delle proprietà macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale ; - conoscere la possibilità di applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per rendere più adatte alla specifica applicazione; - conoscere come arrivare a selezionare i materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; - sviluppare un approccio confidente ai materiali; - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.

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L¿insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione di base sui materiali capace di coniugare sinergicamente aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione di conoscenze di base in strumenti sfruttabili nella progettazione. Quindi al termine dell¿insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere lA dipendenza delle proprietà macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale ; - conoscere la possibilità di applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per rendere più adatte alla specifica applicazione; - conoscere come arrivare a selezionare i materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; - sviluppare un approccio confidente ai materiali; - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.

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The main aim is to supply the student with a robust background on materials, able to couple scientific and technological knowledge in a synergic way, providing general guidelines for translating scientific knowledge into technological tools for engineering design. The student should then: - know the chemical and atomic nature of the materials and the strong dependence of the macroscopic features and properties from it; - know how to exploit this scientific background in controlling the material properties up to the tailoring of material features for a specific application; - know how to select materials for matching design requirements; - be able to develop a confident approach to materials; - know a basic English vocabulary on Materials Science and Technology.

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The main aim is to supply the student with a robust background on materials, able to couple scientific and technological knowledge in a synergic way, providing general guidelines for translating scientific knowledge into technological tools for engineering design. The student should then: - know the chemical and atomic nature of the materials and the strong dependence of the macroscopic features and properties from it; - know how to exploit this scientific background in controlling the material properties up to the tailoring of material features for a specific application; - know how to select materials for matching design requirements; - be able to develop a confident approach to materials; - know a basic English vocabulary on Materials Science and Technology.

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Lo studente deve acquisire e possedere una cultura scientifica solida, con particolare riferimento a conoscenze di base nel settore della Chimica e della Fisica.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

Lo studente deve acquisire e possedere una cultura scientifica solida, con particolare riferimento a conoscenze di base nel settore della Chimica e della Fisica.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

The student is required to have a robust, basic knowledge on Chemistry and Physics.

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The student is required to have a robust, basic knowledge on Chemistry and Physics.

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Modulo di Scienza e Tecnologia dei materiali - Introduzione ai materiali; classificazione dei materiali e dei relativi processi; interazione processo-proprietà. L¿approccio strategico: coniugare materiali e progetto. Cenni alla struttura dei solidi e richiami all¿energia di coesione. La densità dei materiali. Sollecitazioni; modalità di carico. Le deformazioni. La legge di Hooke e il modulo di Young. Le curve sforzo-deformazione. La dipendenza del modulo elastico da caratteristiche atomiche. Soluzioni consolidate alla progettazione in campo elastico. Introduzione alle proprietà specifiche e al progetto in leggerezza. Definizione dei parametri di resistenza. Energia di deformazione plastica e duttilità. I difetti nei cristalli: dislocazioni e deformazione plastica. Deformabilità plastica nei polimeri. Cenno a meccanismi di rafforzamento, con riferimento a metalli e polimeri. Le prove meccaniche sui materiali: valutazione sperimentale delle principali proprietà meccaniche. Le Normative di riferimento. (h.15) La tenacità dei materiali. Prove per la valutazione sperimentale della tenacità. La teoria di Griffith e la concentrazione di sollecitazione: tenacità a frattura. La ricerca del compromesso resistenza-tenacità: metalli, polimeri e compositi. La fatica nei materiali: carichi ciclici, danneggiamento, rottura a fatica. Materiali con e senza limite a fatica. Come migliorare la resistenza a fatica. Le proprietà tribologiche dei materiali: attrito ed usura. Il coefficiente di attrito. La fenomenologia dell¿usura. Come gestire attrito e usura: selezione di materiali, lubrificazione. (h.15) Le proprietà termiche dei materiali: definizione e metodi di misura. Espansione termica e conduttività termica: fenomeni atomici che presiedono al comportamento termico. Come modificare le proprietà termiche. Come progettare sfruttando le proprietà termiche: sensori e attuatori termici; scambiatori di calore; l¿isolamento termico; gli ammortizzatori termici. L¿impiego dei materiali in temperatura: temperature di esercizio minima e massima. Lo scorrimento viscoso. Prove e curve di creep. Danneggiamento e rottura da creep. La diffusione nei solidi e il suo ruolo nei meccanismi di creep. Selezione di materiali e soluzioni per la resistenza in temperatura: le barriere termiche.(h.15) Le proprietà elettriche: definizione e metodi di misura. Materiali conduttori, isolanti e dielettrici. Le origini e la manipolazione delle proprietà elettriche. Materiali piezoelettrici, piroelettrici, ferroelettrici. L¿isolamento elettrico. L¿utilizzo delle perdite dielettriche: l¿effetto ¿stealth¿. Le proprietà magnetiche: definizione e metodi di misura. Le origini e la manipolazione delle proprietà magnetiche. Introduzione ai materiali per dispositivi ottici: cenni all¿interazione materiali-radiazione. Le origini e la manipolazione delle proprietà ottiche. La durabilità dei materiali. Ossidazione, infiammabilità e fotodegradazione. Corrosione: fenomenologia, conseguenze e linee-guida alla prevenzione e protezione dei materiali. Materiali, processi e ambiente. Il ciclo di vita dei materiali e cenni alle linee-guida per una progettazione sostenibile. (h.15) Modulo Metallurgia - Le fasi metalliche: Reticoli cristallini di strutture cubiche ed esagonali nei metalli. Soluzioni solide interstiziali e sostituzionali, fasi di Hume-Rothery, Laves ,carburi. Diagrammi di stato: Principi dei diagrammi di stato. Descrizione ed analisi dei diagrammi di stato di importanza pratica di tipo binario. Rafforzamento delle leghe per precipitazione - leghe di alluminio: proprietà meccaniche delle leghe bifasiche: influenza della microstruttura. Rafforzamento delle leghe metalliche per dispersione di fasi secondarie; rafforzamento per precipitazione. Particelle coerenti ed incoerenti. Fenomeni di precipitazione nelle leghe di alluminio: zone di Guinier - Preston e fasi Theta e Theta¿ nelle leghe Al-Cu. Variazione di durezza in funzione del tempo di invecchiamento naturale ed artificiale dopo solubilizzazione. Trattamenti termomeccanici. Classificazione convenzionale e numerica delle leghe di alluminio. Sistema americano di designazione dei trattamenti termici delle leghe di alluminio Leghe di magnesio e di titanio: leghe Elektron Mg-Al, leghe Mg-Al-Zn e Mg-Zn, leghe Mg-Al-Ag. Leghe di Ti. Leghe di Ti alfa, beta,alfa-beta; trattamenti termici. (h. 20) Trattamenti termici degli acciai: trasformazione eutettoidica. Curve di trasformazione isotermica (curve TTT). Trasformazione martensitica, Ms ed Mf. Curve di trasformazione degli acciai per raffreddamento continuo (curve CCT). Influenza dei vari mezzi di raffreddamento sulle microstrutture e le proprietà meccaniche degli acciai dopo trasformazione per raffreddamento continuo: ricottura completa, normalizzazione, tempra in acqua ed in olio. Prova Jominy per determinare la temprabilità degli acciai, effetto degli elementi leganti. Cricche di tempra. Rinvenimento. Fragilità da rinvenimento. Influenza del Mo nell¿attenuare tale fenomeno. Trattamenti termochimici: atmosfere controllate endotermiche ed esotermiche. Pratica dei trattamenti di bonifica: cicli termici completi. Introduzione alla cementazione ed ai trattamenti termici superficiali: influenza della resistenza a fatica ed ad usura. Cementazione: potenziale di carbonio delle atmosfere carburanti. Influenza dell¿ossido di carbonio e del metano sulla cementazione. 1a e 2a legge di Fick. Relazione spessore-tempo di cementazione. Cementazione gassosa ed in plasma. Trattamenti termici dopo cementazione. Nitrurazione: diagramma stabile e metastabile Fe-N. Reazioni ammoniaca-acciaio. Diagramma di Leher di equilibrio tra le fasi nitrurate e le miscele ammoniaca-idrogeno. Strati superficiali e strati di diffusione. Evoluzione nel tempo della profondità di diffusione. Cenni sulla nitrocarburazione. Processi di tempra superficiale per induzione elettromagnetica. Tempra in stazionario ed in progressivo. Acciai per tempra superficiale e loro cicli termici. Acciai comuni e legati: Influenza degli elementi leganti negli acciai: elementi alfogeni ed austenitizzanti. Acciai inossidabili: generalità ed influenza del cromo. Acciai inossidabili ferritici e martensitici al cromo. Acciai austenitici. Acciai strutturali. Acciai ad alto limite di snervamento Elementi di saldatura; saldabilità degli acciai. Considerazioni sulla composizione degli acciai per costruzioni saldate. Acciai marageing; trattamenti termici ed applicazioni. Acciai per utensili per le lavorazioni meccaniche: effetto del cromo, molibdeno, vanadio e tungsteno sulla resistenza al rinvenimento e sull¿indurimento secondario (h 20).

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Modulo di Scienza e Tecnologia dei materiali - Introduzione ai materiali; classificazione dei materiali e dei relativi processi; interazione processo-proprietà. L¿approccio strategico: coniugare materiali e progetto. Cenni alla struttura dei solidi e richiami all¿energia di coesione. La densità dei materiali. Sollecitazioni; modalità di carico. Le deformazioni. La legge di Hooke e il modulo di Young. Le curve sforzo-deformazione. La dipendenza del modulo elastico da caratteristiche atomiche. Soluzioni consolidate alla progettazione in campo elastico. Introduzione alle proprietà specifiche e al progetto in leggerezza. Definizione dei parametri di resistenza. Energia di deformazione plastica e duttilità. I difetti nei cristalli: dislocazioni e deformazione plastica. Deformabilità plastica nei polimeri. Cenno a meccanismi di rafforzamento, con riferimento a metalli e polimeri. Le prove meccaniche sui materiali: valutazione sperimentale delle principali proprietà meccaniche. Le Normative di riferimento. (h.15) La tenacità dei materiali. Prove per la valutazione sperimentale della tenacità. La teoria di Griffith e la concentrazione di sollecitazione: tenacità a frattura. La ricerca del compromesso resistenza-tenacità: metalli, polimeri e compositi. La fatica nei materiali: carichi ciclici, danneggiamento, rottura a fatica. Materiali con e senza limite a fatica. Come migliorare la resistenza a fatica. Le proprietà tribologiche dei materiali: attrito ed usura. Il coefficiente di attrito. La fenomenologia dell¿usura. Come gestire attrito e usura: selezione di materiali, lubrificazione. (h.15) Le proprietà termiche dei materiali: definizione e metodi di misura. Espansione termica e conduttività termica: fenomeni atomici che presiedono al comportamento termico. Come modificare le proprietà termiche. Come progettare sfruttando le proprietà termiche: sensori e attuatori termici; scambiatori di calore; l¿isolamento termico; gli ammortizzatori termici. L¿impiego dei materiali in temperatura: temperature di esercizio minima e massima. Lo scorrimento viscoso. Prove e curve di creep. Danneggiamento e rottura da creep. La diffusione nei solidi e il suo ruolo nei meccanismi di creep. Selezione di materiali e soluzioni per la resistenza in temperatura: le barriere termiche.(h.15) Le proprietà elettriche: definizione e metodi di misura. Materiali conduttori, isolanti e dielettrici. Le origini e la manipolazione delle proprietà elettriche. Materiali piezoelettrici, piroelettrici, ferroelettrici. L¿isolamento elettrico. L¿utilizzo delle perdite dielettriche: l¿effetto ¿stealth¿. Le proprietà magnetiche: definizione e metodi di misura. Le origini e la manipolazione delle proprietà magnetiche. Introduzione ai materiali per dispositivi ottici: cenni all¿interazione materiali-radiazione. Le origini e la manipolazione delle proprietà ottiche. La durabilità dei materiali. Ossidazione, infiammabilità e fotodegradazione. Corrosione: fenomenologia, conseguenze e linee-guida alla prevenzione e protezione dei materiali. Materiali, processi e ambiente. Il ciclo di vita dei materiali e cenni alle linee-guida per una progettazione sostenibile. (h.15) Modulo Metallurgia - Le fasi metalliche: Reticoli cristallini di strutture cubiche ed esagonali nei metalli. Soluzioni solide interstiziali e sostituzionali, fasi di Hume-Rothery, Laves ,carburi. Diagrammi di stato: Principi dei diagrammi di stato. Descrizione ed analisi dei diagrammi di stato di importanza pratica di tipo binario. Rafforzamento delle leghe per precipitazione - leghe di alluminio: proprietà meccaniche delle leghe bifasiche: influenza della microstruttura. Rafforzamento delle leghe metalliche per dispersione di fasi secondarie; rafforzamento per precipitazione. Particelle coerenti ed incoerenti. Fenomeni di precipitazione nelle leghe di alluminio: zone di Guinier - Preston e fasi Theta e Theta¿ nelle leghe Al-Cu. Variazione di durezza in funzione del tempo di invecchiamento naturale ed artificiale dopo solubilizzazione. Trattamenti termomeccanici. Classificazione convenzionale e numerica delle leghe di alluminio. Sistema americano di designazione dei trattamenti termici delle leghe di alluminio Leghe di magnesio e di titanio: leghe Elektron Mg-Al, leghe Mg-Al-Zn e Mg-Zn, leghe Mg-Al-Ag. Leghe di Ti. Leghe di Ti alfa, beta,alfa-beta; trattamenti termici. (h. 20) Trattamenti termici degli acciai: trasformazione eutettoidica. Curve di trasformazione isotermica (curve TTT). Trasformazione martensitica, Ms ed Mf. Curve di trasformazione degli acciai per raffreddamento continuo (curve CCT). Influenza dei vari mezzi di raffreddamento sulle microstrutture e le proprietà meccaniche degli acciai dopo trasformazione per raffreddamento continuo: ricottura completa, normalizzazione, tempra in acqua ed in olio. Prova Jominy per determinare la temprabilità degli acciai, effetto degli elementi leganti. Cricche di tempra. Rinvenimento. Fragilità da rinvenimento. Influenza del Mo nell¿attenuare tale fenomeno. Trattamenti termochimici: atmosfere controllate endotermiche ed esotermiche. Pratica dei trattamenti di bonifica: cicli termici completi. Introduzione alla cementazione ed ai trattamenti termici superficiali: influenza della resistenza a fatica ed ad usura. Cementazione: potenziale di carbonio delle atmosfere carburanti. Influenza dell¿ossido di carbonio e del metano sulla cementazione. 1a e 2a legge di Fick. Relazione spessore-tempo di cementazione. Cementazione gassosa ed in plasma. Trattamenti termici dopo cementazione. Nitrurazione: diagramma stabile e metastabile Fe-N. Reazioni ammoniaca-acciaio. Diagramma di Leher di equilibrio tra le fasi nitrurate e le miscele ammoniaca-idrogeno. Strati superficiali e strati di diffusione. Evoluzione nel tempo della profondità di diffusione. Cenni sulla nitrocarburazione. Processi di tempra superficiale per induzione elettromagnetica. Tempra in stazionario ed in progressivo. Acciai per tempra superficiale e loro cicli termici. Acciai comuni e legati: Influenza degli elementi leganti negli acciai: elementi alfogeni ed austenitizzanti. Acciai inossidabili: generalità ed influenza del cromo. Acciai inossidabili ferritici e martensitici al cromo. Acciai austenitici. Acciai strutturali. Acciai ad alto limite di snervamento Elementi di saldatura; saldabilità degli acciai. Considerazioni sulla composizione degli acciai per costruzioni saldate. Acciai marageing; trattamenti termici ed applicazioni. Acciai per utensili per le lavorazioni meccaniche: effetto del cromo, molibdeno, vanadio e tungsteno sulla resistenza al rinvenimento e sull¿indurimento secondario (h 20).

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

Materials Science and Technology: Introduction to materials classes and processes. Process-property interaction. Strategic thinking: matching materials to design. Structure of solids. Density. Stresses and loading modes. Strains. Hooke¿s law and Young¿s modulus. Stress-strain curves. Solutions for elastic design. Specific properties: how to minimize weight. Strength, plastic deformation work and ductility. Defects in crystals: dislocations and plastic deformation. Plasticity in polymers. Introduction to the strengthening mechanisms. Manipulating mechanical properties. Mechanical testing of materials and their Standards and tests. (15 h) Fracture and toughness. Introduction to the mechanics of fracture. Griffith¿s theory and stress concentration: fracture toughness. Strength-toughness trade-off: metals, polymers, composites. Fatigue: cyclic loading, damage and cracking. Endurance limit. How to improve fatigue resistance. Tribological properties: friction and wear. How to manage friction and wear, lubrication. (15 h) Thermal properties: thermal expansion, thermal conductivity. Manipulating thermal properties. Design to exploit thermal properties: sensors and actuators, heat exchangers, thermal insulators, thermal buffers. How to use materials at high temperature. Creep: curves and tests. Creep damage and fracture. Thermal barriers. (h.15) Electric properties. Conductors, insulators, dielectrics. Piezoelectricity, piroelectricity. Ferroelectricity. Manipulating electrical properties. Dielectric losses and the stealth effect. Magnetic properties. Optical properties: materials-radiations interaction. Durability of materials: oxidation, corrosion and degradation. Flammability and photodegradation. Phenomena, consequences and guidelines to prevention and materials protection. Materials-processes-environment: introduction to life-cycle analysis and to eco-design. (h.15) Metallurgy - Metallic phases: cubic and hexagonal lattices. Interstitial and substitutional solid solutions. Hume-Rothery phases, Laves phases, carbides. Phases diagrams: fundamentals. Analysis and description of the principal binary phases diagrams. Applications. Precipitation hardening- Al alloys. Mechanical properties of biphasic alloys. Microstructure effect. Precipitation hardening of coherent and incoherent particles. G.P. zones, theta and theta¿ phases in Al-Cu alloys. Hardening after natural or artificial ageing. Thermo-mechanical treatments. Standards of Al-alloys. Mg and Ti alloys: Elektron Mg-Al alloys, Mg-Al-Zn and Mg-Zn alloys, Mg-Al-Ag alloys. Ti alloys: Ti alpha, beta, alpha-beta alloys, thermal heat treatments. (20 h) Thermal Heat treatments of steels: eutectoidic transformation. Isothermal austenite transformation curves. Martensitic transformation, Ms and Mf. Continuous cooling transformation curves. Effect of cooling rate on the microstructure and mechanical properties of the steels. Annealing, normalizing, quenching. Jominy test. Effect of alloying elements on the Jominy curves. Quenching cracks. Tempering and tempering embrittlement. Effect of Mo. Thermo-chemical treatments: endothermic and exothermic atmospheres. Quench and tempering cycles. Effect of thermochemical treatments on fatigue and wear résistance. Carburizing. Carbon potential of carburizing atmospheres. Influence of CO and CH4 in the carburizing. 1st and 2nd Fick¿s laws. Treatment time and thickness of hardened layers. Gaseous and plasma carburizing. Thermal treatments after carburizing. Nitriding. Fe-N metastable phases diagram. Leher diagram: effect of H2/NH3 mixtures and constitution of nitrided phases layers. Surface and diffusion layers. Effect of the treatment time on the diffusion depth. Nitrocarburizing. Flame and induction surface hardening. Fundamentals and application. Carbon and alloyed steels: effect of alloying elements. Stainless steels: Cr effect. Austenitic, ferritic and martensitic steels. Structural steels. HSLA. Weldability of the steels: effect of the chemical compositions. Marageing steels: thermal treatments and applications. Tool steels: effect of Cr, Mo, W and V on tempering and secondary hardening. (20 h)

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Materials Science and Technology: Introduction to materials classes and processes. Process-property interaction. Strategic thinking: matching materials to design. Structure of solids. Density. Stresses and loading modes. Strains. Hooke¿s law and Young¿s modulus. Stress-strain curves. Solutions for elastic design. Specific properties: how to minimize weight. Strength, plastic deformation work and ductility. Defects in crystals: dislocations and plastic deformation. Plasticity in polymers. Introduction to the strengthening mechanisms. Manipulating mechanical properties. Mechanical testing of materials and their Standards and tests. (15 h) Fracture and toughness. Introduction to the mechanics of fracture. Griffith¿s theory and stress concentration: fracture toughness. Strength-toughness trade-off: metals, polymers, composites. Fatigue: cyclic loading, damage and cracking. Endurance limit. How to improve fatigue resistance. Tribological properties: friction and wear. How to manage friction and wear, lubrication. (15 h) Thermal properties: thermal expansion, thermal conductivity. Manipulating thermal properties. Design to exploit thermal properties: sensors and actuators, heat exchangers, thermal insulators, thermal buffers. How to use materials at high temperature. Creep: curves and tests. Creep damage and fracture. Thermal barriers. (h.15) Electric properties. Conductors, insulators, dielectrics. Piezoelectricity, piroelectricity. Ferroelectricity. Manipulating electrical properties. Dielectric losses and the stealth effect. Magnetic properties. Optical properties: materials-radiations interaction. Durability of materials: oxidation, corrosion and degradation. Flammability and photodegradation. Phenomena, consequences and guidelines to prevention and materials protection. Materials-processes-environment: introduction to life-cycle analysis and to eco-design. (h.15) Metallurgy - Metallic phases: cubic and hexagonal lattices. Interstitial and substitutional solid solutions. Hume-Rothery phases, Laves phases, carbides. Phases diagrams: fundamentals. Analysis and description of the principal binary phases diagrams. Applications. Precipitation hardening- Al alloys. Mechanical properties of biphasic alloys. Microstructure effect. Precipitation hardening of coherent and incoherent particles. G.P. zones, theta and theta¿ phases in Al-Cu alloys. Hardening after natural or artificial ageing. Thermo-mechanical treatments. Standards of Al-alloys. Mg and Ti alloys: Elektron Mg-Al alloys, Mg-Al-Zn and Mg-Zn alloys, Mg-Al-Ag alloys. Ti alloys: Ti alpha, beta, alpha-beta alloys, thermal heat treatments. (20 h) Thermal Heat treatments of steels: eutectoidic transformation. Isothermal austenite transformation curves. Martensitic transformation, Ms and Mf. Continuous cooling transformation curves. Effect of cooling rate on the microstructure and mechanical properties of the steels. Annealing, normalizing, quenching. Jominy test. Effect of alloying elements on the Jominy curves. Quenching cracks. Tempering and tempering embrittlement. Effect of Mo. Thermo-chemical treatments: endothermic and exothermic atmospheres. Quench and tempering cycles. Effect of thermochemical treatments on fatigue and wear résistance. Carburizing. Carbon potential of carburizing atmospheres. Influence of CO and CH4 in the carburizing. 1st and 2nd Fick¿s laws. Treatment time and thickness of hardened layers. Gaseous and plasma carburizing. Thermal treatments after carburizing. Nitriding. Fe-N metastable phases diagram. Leher diagram: effect of H2/NH3 mixtures and constitution of nitrided phases layers. Surface and diffusion layers. Effect of the treatment time on the diffusion depth. Nitrocarburizing. Flame and induction surface hardening. Fundamentals and application. Carbon and alloyed steels: effect of alloying elements. Stainless steels: Cr effect. Austenitic, ferritic and martensitic steels. Structural steels. HSLA. Weldability of the steels: effect of the chemical compositions. Marageing steels: thermal treatments and applications. Tool steels: effect of Cr, Mo, W and V on tempering and secondary hardening. (20 h)

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Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

Il corso teorico si avvale di una serie di esercitazioni contenute in un laboratorio virtuale, fruibile on-line all¿indirizzo http://didattica.polito.it/pls/portal30/docs/FOLDER/AREA_DOCENTE/SITO_VIRTLAB/INDEX.HTM.

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Il corso teorico si avvale di una serie di esercitazioni contenute in un laboratorio virtuale, fruibile on-line all¿indirizzo http://didattica.polito.it/pls/portal30/docs/FOLDER/AREA_DOCENTE/SITO_VIRTLAB/INDEX.HTM.

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A virtual laboratory is available, as a support to the theory, on the ¿Portale della Didattica¿: http://didattica.polito.it/pls/portal30/docs/FOLDER/AREA_DOCENTE/SITO_VIRTLAB/INDEX.HTM.

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A virtual laboratory is available, as a support to the theory, on the ¿Portale della Didattica¿: http://didattica.polito.it/pls/portal30/docs/FOLDER/AREA_DOCENTE/SITO_VIRTLAB/INDEX.HTM.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, ¿Materiali. Dalla scienza alla progettazione ingegneristici¿ Casa Editrice Ambrosiana (2009); Edizione italiana a cura di Laura Montanaro, MariaPia Pedeferri, Teodoro Valente. Per il modulo di Metallurgia si consiglia di usare: le dispense fornite dal docente, su specifici argomenti, qualsiasi testo di metallurgia (generale e fisica) ed in particolare i seguenti testi in Italiano: W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli (2012), S. Barella, A. Gruttadauria, "Metallurgia e Materiali Non Metallici. Teoria ed Esercizi svolti", Società Editrice Esculapio (2017) M. Boniardi, A. Casaroli, "Metallurgia degli acciai - parte prima", Lucefin (2017) - con accesso libero qui: http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html Si consigliano inoltre i seguenti testi in inglese, anche allo scopo di approfondire la terminologia inglese: M. Boniardi, A. Casaroli, "Steel metallurgy - volume I", Lucefin (2017) - con accesso libero qui: http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html F. C. Campbell, "Elements of Metallurgy and Engineering Alloys, ASM International, 2008 - disponibile qui, con accesso riservato agli studenti di questo ateneo: https://ebookcentral.proquest.com/lib/polito-ebooks/detail.action?docID=3002354.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, ¿Materiali. Dalla scienza alla progettazione ingegneristici¿ Casa Editrice Ambrosiana (2009); Edizione italiana a cura di Laura Montanaro, MariaPia Pedeferri, Teodoro Valente.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Materials, Engineering, science, processing and design, Elsevier (2007) For the Metallurgy module, it is recommended to employ: the lecture notes given by the teacher, on specific topics, any textbook on metallurgy (general and physical), and especially the following textbooks in Italian: W. Nicodemi, Acciai e leghe non ferrose, Zanichelli (2012), S. Barella, A. Gruttadauria, "Metallurgia e Materiali Non Metallici. Teoria ed Esercizi svolti", Società Editrice Esculapio (2017) M. Boniardi, A. Casaroli, "Metallurgia degli acciai - parte prima", Lucefin (2017) - with open access here: http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html Furthermore, the following textbooks in English are also recommended: M. Boniardi, A. Casaroli, "Steel metallurgy - volume I", Lucefin (2017) - with open access here: http://www.fa-fe.com/files/libriearticolie.html F. C. Campbell, "Elements of Metallurgy and Engineering Alloys, ASM International, 2008 - available here for students of this university: https://ebookcentral.proquest.com/lib/polito-ebooks/detail.action?docID=3002354.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Materials, Engineering, science, processing and design, Elsevier (2007)

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

Modalità di esame: prova scritta;

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

Modalità di esame: prova scritta;

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

La verifica delle conoscenze acquisite sarà effettuata attraverso un esame scritto, che consiste in domande puntuali e esercizi, da sostenere senza l’ausilio di materiali/testi/dispense/formulari; la durata orientativa della prova è di un’ora. La prova scritta sarà valutata positiva con una votazione superiore a 18/30, con una votazione massima raggiungibile fino a 30L. Per quel che concerne i contenuti del modulo di Metallurgia l’esame è scritto con durata di circa 45 minuti; esso sarà costituito di domande aperte o a risposta multipla su tutti gli argomenti trattati durante l’insegnamento. Nella prova d’esame non è consentito l’uso di materiale didattico. A tutti gli studenti è data facoltà di incontrare i docenti per commenti sulla valutazione dell’esame. Il voto finale dell’esame sarà dato dalla media aritmetica delle prove dei due moduli arrotondato per eccesso. Per superare l’esame occorre aver ottenuto un voto sufficiente in entrambi i moduli.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

La verifica delle conoscenze acquisite sarà effettuata attraverso un esame scritto, che consiste in domande puntuali e esercizi, da sostenere senza l’ausilio di materiali/testi/dispense/formulari; la durata orientativa della prova è di un’ora. La prova scritta sarà valutata positiva con una votazione superiore a 18/30, con una votazione massima raggiungibile fino a 30L. Il voto complessivo del corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali/Metallurgia è ottenuto attraverso la media pesata delle votazioni acquisite sui singoli moduli.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

Exam: written test;

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

Exam: written test;

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Metallurgia)

Written examination will last 2 hrs; books and notes will not be available. The student will have to answer to several questions in order to witness his/her knowledge of the contents of the course. Facsimile examination forms will be available on the ¿Portale della didattica¿. As it regards the contents of the module of Metallurgy, written exam will be conducted with a duration of about 45 minutes. The exam consists of open or multiple response questions on all topics covered during the course. After the correction, all students can meet the teacher for further information on their evaluation. The final mark will be the arithmetic average of the results of the two modules, rounded up. In order to pass exam it is required to be sufficient in both modules.

Scienza e tecnologia dei materiali/Metallurgia (Scienza e tecnologia dei materiali)

Written examination will last 2 hrs; books and notes will not be available. The student will have to answer to several questions in order to witness his/her knowledge of the contents of the course. Facsimile examination forms will be available on the ¿Portale della didattica¿.



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