Il corso si rivolge a tutti coloro che intendono indirizzare le loro pregresse conoscenze di chimica, fisica, scienza e tecnologia dei materiali verso l'ingegneria dei materiali. Questo significa, innanzi tutto, saper selezionare il giusto materiale per un preciso utilizzo per la realizzazione di un determinato componente che deve, a sua volta, soddisfare a stringenti richieste progettuali. Per realizzare questo concatenamento il corso offrirà gli strumenti per poter valutare e prevedere il comportamento dei materiali in esercizio. L'approccio del corso sarà quindi, prevalentemente, del tipo a 'progettazione trainante ' e solo parzialmente a 'scienza trainante'. Lo studente verrà poi sensibilizzato a curare la capacità propositiva, in modo da poter partecipare attivamente alla fase di progettazione presentando le possibili alternative che i materiali innovativi sono in grado di offrire.

L'obiettivo è sviluppare nell'allievo l'abilità di 'trasformare la materia in un materiale' impartendo a questo termine una valenza ingegneristica. Identificare gli aspetti critici di un progetto proponendo il giusto materiale. Interagire a monte col progettista affinché progetto e materiale nascano già pensati un per l'altro.
Quindi al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di:
- Sapersi esprimere usando un appropriato linguaggio scientifico e una rigorosa concatenazione logica e critica nei ragionamenti.
- Conoscere, innanzi tutto, la scienza e la tecnologia dei materiali a livello di Laurea Triennale e acquisire tutti gli approfondimenti relativi che verranno forniti nel corso.
- Conoscere e prevedere il comportamento di un materiale in determinate condizioni di esercizio, con particolare attenzione alle sue criticità.
- Applicare questa conoscenza all'ingegneria: saper interpretare un progetto, saperne cogliere gli aspetti critici, quindi saper selezionare il giusto materiale a fronte di una precisa richiesta progettuale; saper dialogare in modo propositivo con il progettista estensore della richiesta.
Ai fini dell'autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica:
- Redigere relazioni tecniche di taglio professionale.
- Prendere una motivata decisione progettuale in presenza di esigenze contrastanti.
- Stimare rapidamente i valori numerici caratteristici dei più importanti materiali relativi alle diverse classi, anche in relazione ai principali casi di riferimento.
- Conoscere la terminologia internazionale (inglese).
Queste conoscenze e abilità verranno acquisite attraverso l'analisi di alcuni 'casi studio' trattati nel programma.

Ai frequentatori del corso viene richiesta una solida cultura scientifica di base, in particolare: Chimica, Fisica, Matematica. Fondamentale la conoscenza della Scienza e Tecnologia dei Materiali che dovrà essere a livello di Laurea Triennale.

' Introduzione, regole del corso e linguaggio scientifico.1h
' Approfondimenti sulla struttura dei solidi cristallini: principali strutture reticolari di metalli, ceramici e polimeri; calcolo di alcune proprietà fisiche. 3h
' La Silice: polimorfismo, tensioni residue e criteri di utilizzo. 2h
' Difetti reticolari: approfondimenti. Calcolo dell'energia e delle tensioni associate alle dislocazioni. 6h
' Sul perché un materiale si allunga sollecitato a trazione: Legge di Hooke e di Schmid. La viscosità, slittare o scorrere? 3h
' Fenomeni termici: Diffusione, aspetti applicativi. 2h
' Diagrammi di stato: Diagrammi di stato ternari. Sviluppo microstrutturale durante il raffreddamento lento. Diagrammi di stato ternari di importante interesse applicativo. 7h
' Trasformazioni di fase e interfacce: approccio termodinamico. Differenti classificazioni delle trasformazioni di fase. Energia libera di una interfaccia, interfaccia di interfase; tensioni residue. Trasformazioni diffusive; nucleazione e crescita nei metalli puri; velocità dei processi. Flusso di calore e stabilità dell'interfaccia; il dendritismo termico. Transizione ordine-disordine. Trasformazioni senza diffusione; interfacce glissili e non glissili, trasformazioni militari e martensitica; la martensite degli acciai e il modello di Bain. Le trasformazioni omogenee, la decomposizione spinodale. La classificazione della trasformazioni secondo Christian. La transizione vetrosa e lo stato amorfo. Risvolti tecnologici delle trasformazioni di fase, esempi applicativi. Trasformazioni di non equilibrio. Cinetica delle trasformazioni, curve TTT. 17h
' Comportamento meccanico dei materiali: Approfondimenti sulle prove meccaniche. Introduzione alla Meccanica della Frattura Lineare Elastica. Da Griffith a Paris-Erdogan. Comportamento a creep e fatica. La progettazione a tempo di vita. 13h
' Le linee guida per procedere dalla scienza dei materiali all'ingegneria dei materiali (from science-led to design-led): selezione dei materiali, mappe dei materiali e considerazioni sulla progettazione. 8h
' Quando il progetto è condizionato da: densità e modulo elastico; rigidezza; resistenza; frattura e tenacità a frattura; danneggiamento e rottura; attrito e usura; alta temperatura; ossidazione, corrosione; degrado. 17h

' Esercitazioni numeriche sui difetti reticolari, sulla diffusione e sul comportamento meccanico. 5h
' Lettura dei diagrammi di fase. 3h
' Metodi di indagine della Scienza dei Materiali: laboratorio di microscopia ottica ed elettronica 2h
' Laboratorio di prove meccaniche. 2h
' Selezione di materiali: studio di casi 9h

- W. G. Moffat, G.W. Pearsall, J. Wulff: 'Struttura e Proprietà dei Materiali', Casa Editrice Ambrosiana, Milano
- J.C. Anderson, K.D. Leaver, R.D. Rawlings, J.M. Alexander: 'Materials Science', 4th Edition, Van Nostrand Reinhold (UK)
- D.R. Askeland: 'The Science and Engineering of Materials', 3rd Edition, Chapman and Hall
- D.A. Porter, K.E. Easterling: 'Phase Transformations in Metals and Alloys', Van Nostrand Reinhold (UK)
- J.F. Shakelford: 'Introduction to Materials Science for Engineers', 4th Edition, Prentice Hall International
- W.F. Smith.: 'Scienza e Tecnologia dei Materiali', 3° ed. McGraw-Hill
- M. Ashby, H. Shercliff, D Cebon: 'MATERIALS Engineering, Science, Processing and Design'.2nd ed. Elsevier Ed.
- F. Marino: 'Appunti dalle lezioni di Scienza e Ingegneria dei Materiali'

Per ogni argomento trattato a lezione verranno indicati i testi di riferimento.

Dialogo con gli studenti durante le lezioni. Esame solo orale, con eventuale soluzione di un esercizio del tipo trattato nelle esercitazioni numeriche.