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PORTALE DELLA DIDATTICA

Science and technology of materials

04CFRMC, 04CFRMH, 04CFRMO, 04CFRNF

A.A. 2018/19

Course Language

Italian

Course degree

1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Civil Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Building Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Environmental And Land Engineering - Torino
Master of science-level of the Bologna process in Environmental And Land Engineering - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 48
Esercitazioni in aula 12
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Janner Davide Luca - Corso 1   Professore Associato ING-IND/22 28 0 0 0 5
Pavese Matteo - Corso 2 Professore Associato ING-IND/22 24 6 0 0 9
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
ING-IND/22 6 C - Affini o integrative Attivitą formative affini o integrative
2018/19
I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione e l'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazione del materiale, sottolineando quindi le potenzialitą di progettazione con materiali tradizionali ed innovativi attraverso un controllo delle loro caratteristiche microstrutturali. La trattazione č pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietą 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 proprietą costituiscano una informazione indispensabile per l'adozione di una corretta procedura di selezione e progettazione, anche in considerazione delle modalitą disponibili per la loro modifica: particolare enfasi č quindi posta sui concetti tipici della tecnologia dei materiali, di spiccata utilitą ingegneristica, mantenendo un legame logico ed esplicativo con gli aspetti di base della scienza dei materiali.
Materials play a crucial role in engineering design and the module on Materials Science and Technology is aimed to supply the student with an engineering background on materials, 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 the analysis of the science 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 successful material selection.
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 chiederą allo studente di: - conoscere la dipendenza delle proprietą macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale ; - conoscere la possibilitą di applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietą del materiale, per rendere pił adatte alla specifica applicazione; - avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.
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; - be conscious of the role of material selection in matching design requirements; - know a basic English vocabulary on Materials Science and Technology.
Lo studente deve possedere una cultura scientifica solida, con particolare riferimento a conoscenze di base nel settore della Chimica, Fisica e Analisi matematica.
The student is required to have a robust, basic knowledge on Chemistry, Physics and Mathematics.
Gli insegnamenti di Scienza e Tecnologia dei Materiali presentano contenuti comuni alla formazione dell'Ingegnere, riassumibili nei punti seguenti: Legame chimico e influenza sulle proprietą dei materiali. Struttura dei materiali cristallini e amorfi. Difetti reticolari. Correlazione struttura-comportamento elastico dei materiali. Correlazione struttura-comportamento plastico dei materiali. Caratterizzazione meccanica dei materiali. Correlazione struttura-altre proprietą dei materiali (chimiche, fisiche). Modificazione delle proprietą dei materiali: costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide, fasi intermedie,...), trasformazioni di stato e relativi diagrammi (fusione/solidificazione, rafforzamento per precipitazione), fondamenti dei trattamenti termici, evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietą. Generalitą sulle principali classi di materiali di interesse ingegneristici (metallici, ceramici, polimerici), con esempi specifici sui principali materiali di interesse. I leganti aerei: gesso e calce e relative applicazioni in edilizia. Introduzione al cemento e descrizione della norma UNI-EN 197-1. Il clinker di Portland: fabbricazione e costituenti mineralogici. Idratazione del cemento e prodotti di idratazione. Introduzione allo sviluppo delle caratteristiche meccaniche. Componenti (aggregati, additivi) e proprietą dei calcestruzzi (lavorabilitą, rapporto acqua-cemento, stagionatura). Introduzione al degrado nel calcestruzzo: cause chimiche, fisiche e meccaniche. Il legno e i compositi.
The main content of a Materials Science and Technology course for Engineers can be summarised as follows: Chemical bond and its influence on the properties of materials. Structure of crystalline and amorphous materials. Crystal defects. Relationship between material structure and elastic behaviour. Relationship between material structure and plastic behaviour. Relationships between material structure and other properties (chemical, physical). Modification of the material properties: microstructural constituents (solid solutions, intermediate phases,...), phase diagrams and transformations (melting/solidification, precipitation hardening), basic knowledge on thermal treatments, microstructural evolution and effect on properties. General discussion of the principal classes of the engineering materials (metals, ceramics, polymers), with specific examples on the most interesting materials. The aerial binders: gypsum and lime, with specific applications. Introduction to cement and description of UNI-EN 197-1 standard. The Portland clinker: preparation and mineralogic constituents. Hydration of cement and hydration products. Introduction to the development of mechanical properties. Components (aggregates, additives) and properties of concrete (workability, water-to-cement ratio, curing). Introduction to the concrete degradation: chemical, physical and mechanical actions. Wood and composites.
Una parte dell'insegnamento (12 h) sarą dedicato ad esercitazioni in aula, in cui verranno svolti esercizi relativi ad una parte degli argomenti trattati nelle ore di lezione.
A part of the course (12 h) will be dedicated to exercises in classroom, with calculations relative to a part of the topics treated during the course.
Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali, Edises oppure Askeland, Scienza e Tecnologia dei Materiali, Cittą Studi edizioni oppure un qualunque testo di Scienza e Tecnologia dei Materiali. Luca Bertolini, Materiali da Costruzione, primo volume, CittąStudi edizioni Saranno messi a disposizione dal docente sul portale della didattica i lucidi proiettati a lezione.
Callister, Science and Engineering of Materials or Askeland, Science and Technology of Materials or any book of Materials Science and Technology. H. Zhang, Building Materials in Civil Engineering, Woodhead Publishing The slides shown during the course will be made available to the students.
Modalitą di esame: prova scritta;
La prova scritta consisterą in una prima prova di 8-10 domande vero/falso su argomenti fondamentali, di breve durata (10-15 minuti), seguita da una prova scritta con 10 tra domande aperte ed esercizi (durata 1h30min). La prima prova (vero/falso) prevederą un numero massimo di risposte errate, pena il non superamento della prova. Nella seconda parte invece le domande saranno valutate a seconda della loro pertinenza, completezza e accuratezza, per dare la valutazione finale. Un facsimile della prova d’esame viene reso disponibile e commentato dal docente in aula.
Exam: written test;
The written test will consist in a first test of 8-10 questions of the true/false type on fundamental subjects (10-15 minutes), followed by a written test with 10 open questions or exercises (duration 1h30min). In the first test there will be a maximum number of errors acceptable for passing the test, while the second part will be evaluated concerning the relevance, completeness and precision of the answer, in order to provide the final score. An example of the test will be made available and commented during the course.


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