Le proprietà dei materiali derivano dalle loro strutture microscopiche. Per capire appieno la natura delle varie proprietà sensibili alla microstruttura dei materiali ingegneristici è necessario analizzare le modalità con cui una microstruttura si sviluppa. Pertanto il corso ambisce a fornire gli strumenti per la comprensione delle trasformazioni dei materiali, introducendo le nozioni di base della termodinamica classica per i sistemi condensati (liquidi e solidi) e i concetti introduttivi della termodinamica statistica. Questi strumenti teorici vengono applicati a sistemi reali con l'obiettivo di identificare i fattori che determinano le trasformazioni dei materiali e le loro proprietà. Uno degli strumenti importanti in questa analisi è il diagramma di fase, che è una mappa che impareremo a leggere in questo corso e che ci aiuterà a rispondere alla domanda: quale microstruttura dovrebbe esistere ad una data temperatura per una data composizione di un materiale?

Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà essere in grado di: - applicare il concetto di equilibrio termodinamico per sistemi monocomponente e multicomponente, facendo uso dei principi e delle relazioni della termodinamica classica; - comprendere il comportamento dei materiali su scala microscopica introducendo i concetti della termodinamica statistica; - analizzare gli effetti di capillarità sugli equilibri di fase- leggere i diagrammi di stato a due componenti e ricavarne le informazioni necessarie: solubilità, riconoscimento delle fasi presenti sia in termini di quantità che di composizione, collocazione delle transizioni di fase; - utilizzare i diagrammi di stato e i concetti di nucleazione e crescita per capire le microstrutture che si formano; - utilizzare i diagrammi di stato per capire la logica dei trattamenti termici dei materiali metallici; - definire i composti e le fasi intermedie.

Lo studente deve possedere una cultura scientifica solida, con particolare riferimento a conoscenze di base nel settore della Chimica, Fisica, Analisi matematica e basi di Scienza e Tecnologia dei Materiali

Si introduce la termodinamica della miscelazione individuando le condizioni di miscibilità tra componenti, definendo i concetti di miscele ideali e reali per le fasi condensate. Si introdurranno i concetti di potenziale termodinamico e di energia libera di miscelazione per miscele ideali e reali (7 h). Si introdurranno semplici modelli per i sistemi reali, definendo l'attività dei componenti e le grandezze termodinamiche in eccesso (3 h). Si introdurrà la termodinamica statistica, con esempi di applicazione alla scienza dei materiali, ad esempio: numero di difetti di equilibrio in un solido, teoria atomistica delle soluzioni (3 h) Si analizzeranno sistemi bicomponenti in termini di miscibilità, introducendo il concetto di lacuna di miscibilità e decomposizione spinodale(4h). Si studieranno gli effetti del grado di suddivisione del sistema sulle trasformazioni termodinamiche, facendo riferimento ai fenomeni di capillarità (3 h). Si approfondisce il tema dei diagrammi di stato (DDS) a due componenti tipici della scienza e tecnologia dei materiali fondamentali per capire le fasi e le microstrutture che si formano (6h) e il tema della nucleazione crescita delle nuove fasi (1.5h). Inoltre verranno svolte delle esercitazioni in aula per imparare a leggere e a utilizzare i diagrammi di stato a due componenti (4.5h) analizzando anche casi applicativi (8h) quali: - DDS Fe-C per le leghe ferrose - DDS quali Al-Si, Al-Cu, Ni-Al, Ti-Al per le leghe rinforzate con sola soluzione solida o anche con precipitazione di seconde fasi e per le leghe di tipo intermetallico. - Utilizzo dei DDS per i trattamenti termici: solubilizzazione ed invecchiamento - DDS a due componenti di materiali ceramici

L'insegnamento è composto da lezioni teoriche (27.5 ore), esercitazioni pratiche di calcolo svolte in aula relative a semplici applicazioni di quanto trattato a lezione (4.5 ore) e analisi in aula di casi applicativi di utilizzo dei diagrammi di stato a due componenti riferiti a materiali differenti (8h)

Verranno messe a disposizione le slides delle lezioni. Per la termodinamica dei materiali si farà riferimento ai testi: - R-T. DeHoff, Thermodynamics in materials Science, McGraw-Hill - D.V.Ragone, Termodinamica dei materiali, Casa Editrice Ambrosiana Per quanto riguarda il tema della nucleazione e crescita si suggerisce il seguente testo: - W.D. Callister “Scienza e Ingegneria dei Materiali una Introduzione” EDISES Per quanto riguarda i diagrammi di stato a due componenti i seguenti testi sono molto simili tra loro: - W.D. Callister “Scienza e Ingegneria dei Materiali una Introduzione” EDISES - W.F. Smith “Scienza e Tecnologia dei Materiali” McGraww-Hill - J.F. Shackelford “Scienza e Ingegneria dei Materiali” Pearson Paravia

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... L’esame sarà svolto in modalità scritta. Non sarà consentito l’uso di appunti o la consultazione di testi durante l’esame. L’esame avrà una durata di 1.5h La prova scritta si compone di 4 esercizi ciascuno del valore di 8 punti.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.

Modalità di esame: Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame sarà svolto in modalità scritta. Non sarà consentito l’uso di appunti o la consultazione di testi durante l’esame. L’esame avrà una durata di 1.5h La prova scritta si compone di 4 esercizi ciascuno del valore di 8 punti.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta su carta con videosorveglianza dei docenti; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame sarà svolto in modalità scritta. Non sarà consentito l’uso di appunti o la consultazione di testi durante l’esame. L’esame avrà una durata di 1.5h La prova scritta si compone di 4 esercizi ciascuno del valore di 8 punti.