Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Science and technology of materials

10CFRLS, 10CFRNF

A.A. 2018/19

Course Language

Italian

Course degree

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

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 67.5
Esercitazioni in aula 9
Esercitazioni in laboratorio 3.5
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Biamino Sara Professore Associato ING-IND/22 61.5 9 7.5 0 6
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
ING-IND/22 8 B - Caratterizzanti Ingegneria chimica
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 potenzialità di progettazione con vecchi e nuovi materiali 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.
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 old and new 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 sinergically combined to offer the information that will be needed to achieve a deep knowledge and to enable successful material selection.
L¿obiettivo è 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 natura intima dei materiali e la dipendenza delle proprietà macroscopiche 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; - 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.
Struttura dei materiali cristallini e amorfi; difetti reticolari (10 ore). Correlazione struttura-comportamento elastico dei materiali (5 ore). Correlazione struttura-comportamento plastico dei materiali (5 ore). Correlazione struttura-altre proprietà dei materiali (termiche, elettriche) (5 ore). Modificazione delle proprietà dei materiali: costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide, fasi intermedie), diagrammi di stato e trasformazioni (fusione/solidificazione, rafforzamento per precipitazione), fondamenti dei trattamenti termici, evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà (15 ore). Generalità sulle principali classi di materiali di interesse ingegneristici (metallici, ceramici, polimerici, vetri); cenni alle principali categorie e loro proprietà (ore 10). Introduzione ai materiali compositi (5 ore).
Structure of crystalline and amorphous materials. Crystal defects (h.10) Material structure- elastic behaviour relationships (h.5) Material structure- plastic behaviour relationships (h.5) Relationships between material structure and other properties (thermal, electrical) (h.5) 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 consequences on properties. (h.15) General discussion of the principal classes of the engineering materials (metals, ceramics, polymers, glasses). Mentions to the main types and to their properties (h.10). Introduction to composite ,materials (h. 5)
Venticinque ore saranno dedicate ai principi ed alle tecniche di caratterizzazione e di misura delle proprietà dei materiali e ad esemplificazioni su diagrammi di stato. L'insegnamento 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.
Principles and methodologies for mechanical testing of materials and exercises on specific phase diagrams (h.25) 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.
Sono elencati alcuni libri di riferimento. Il docente indicherà di volta in volta l¿opportuna bibliografia. M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Materiali. Dalla scienza alla progettazione ingegneristici Casa Editrice Ambrosiana (2009) W.F. Smith, Scienza e Tecnologia dei Materiali McGraw-Hill (2004) J.F. Shackelford Scienza e Ingegneria dei Materiali, Pearson-Paravia (2009)
Some reference books are above listed. The teacher will suggest the proper bibliography. M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Materials, Engineering, science, processing and design, Elsevier (2007) W.F. Smith, Foundations of Materials Science and Engineering, McGraw-Hill (2004) J.F. Shackelford, Introduction to Materials Science for Engineers, Pearson-Prentice Hall (2009)
Modalità di esame: prova scritta; prova orale facoltativa;
L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel Programma ufficiale dell’insegnamento e ancor meglio declinato nelle slides che il docente mette a disposizione sul portale prima dell’inizio delle lezioni. L'esame è costituito da uno scritto obbligatorio di 2 ore basato su 8 domande delle seguenti tipologie: domande a risposta multipla, domande aperte a cui rispondere brevemente sugli argomenti trattati durante l’insegnamento; può anche essere richiesto di rappresentare grafici (per esempio tracciare diagrammi di stato o risultati qualitativi di prove meccaniche ecc) o di risolvere esercizi numerici come quelli visti durante l’insegnamento. Ogni domanda vale 4 punti. Se si supera 30 si raggiunge la lode. Una votazione dello scritto inferiore a 18/30 è considerata non sufficiente. Un orale integrativo aggiuntivo può essere condotto successivamente a richiesta dello studente se allo scritto si è superata la soglia di 18/30. Durante l'esame non è consentito l'uso di appunti o libri. Un facsimile di prova d’esame sarà disponibile sul portale della didattica.
Exam: written test; optional oral exam;
The aim of the exam is to asses the knowledge of the subjects listed in the course's official program and even better in the slides that the teacher puts on the "Portale della didattica". before the lessons begin. The exam consists of a mandatory 2-hour writing. It is based on 8 questions of the following types: multiple-choice questions, open questions to briefly answer about the topics covered during the course; it may also be asked to represent graphs (for example, draw phase diagrams or qualitative results of mechanical tests etc) or to solve numerical exercises such as those seen during the course. Each question is worth 4 points. If you exceed 30 you will reach the laude. A result below 18/30 is considered insufficient. An additional supplemental oral can be conducted at the request of the student if the writing exceeded the threshold of 18/30. During the exam it is not possible to use notes or books. A facsimile examination form will be available on the "Portale della didattica".


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