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Scienza e tecnologia dei materiali
04CFRMB, 04CFRLX
A.A. 2024/25
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea in Ingegneria Chimica E Alimentare - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 52,5 |
| Esercitazioni in aula | 7,5 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Balagna Cristina | Professore Associato | IMAT-01/A | 52,5 | 7,5 | 0 | 0 | 2 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | ING-IND/22 | 6 | B - Caratterizzanti | Ingegneria dei materiali |
|---|
2024/25
L'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, in particolare alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazioni, sottolineando 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 condizionarne la scelta. Accanto agli approfondimenti teorici, verranno discussi esempi applicativi che consentano allo studente di sviluppare di una corretta procedura di selezione dei materiali in fase di progettazione.
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.
I risultati dell'apprendimento sono da vedersi in una formazione di base sui materiali di interesse ingegneristico, capace di coniugare aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione di conoscenze di base in strumenti sfruttabili nella progettazione.
Al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di:
- dimostrare conoscenze di base sulle varie classi di materiali e sulle loro proprieta’ (in particolare le proprieta’ meccaniche e termiche)
- conoscere la dipendenza delle proprietà macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale ;
- come applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per renderlo più adatto alla specifica applicazione;
- avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto.
The outcome of this course 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.
Generalità sulle principali classi di materiali di interesse ingegneristico (metalli, ceramici, polimeri, vetri e compositi) e classificazione dei materiali.
Struttura dei materiali cristallini e amorfi (richiami al corso di Chimica).
Difetti reticolari, costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide interstiziali e sostituzionali, fasi intermedie).
Diffusione allo stato solido, nucleazione e crescita.
Diagrammi di stato e trasformazioni in condizioni di equilibrio (fusione/solidificazione); fondamenti dei trattamenti termici (leghe FeC), evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà, raffreddamento di non equilibrio.
Principali proprietà dei materiali: proprietà meccaniche (incluso comportamento elastico e plastico dei materiali e correlazione alla struttura dei materiali, metodi di rafforzamento dei materiali metallici); proprietà termiche; proprietà elettriche; proprietà ottiche; proprietà magnetiche; resistenza alla corrosione.
Proprietà utilizzi e preparazione di leghe non ferrose, materiali ceramici, vetri e vetroceramici, materiali polimerici e compositi.
Structure of crystalline and amorphous materials. Crystal defects. Materials structure role on elastic behaviour relationships. Materials structure role on plastic behaviour relationships. Relationships between material structure and other properties (mechanical, thermal, electrical, magnetical). Modification of the material properties: microstructural constituents (solid solutions..), phase diagrams and transformations (melting/solidification, precipitation hardening), basic knowledge on thermal treatments, microstructural evolution and consequences on properties. General discussion of the main classes of engineering materials (metals, ceramics, polymers, glasses, composites).
L'insegnamento sarà suddiviso in lezioni teoriche e esercitazioni in aula. Le lezioni teoriche riguarderanno gli argomenti riportati nella sezione Programma. Gli argomenti verrano organizzati presentando concetti e fondamenti di base e riportando esempi e case studies relativi a tali concetti di interesse al corso di studi. Le esercitazioni in aula saranno dedicate alla soluzione di esercizi numerici relativi ai contenuti dell'insegnamento, in particolare sulle proprieta' meccaniche, termiche e alla lettura e interpretazione dei diagrammi di stato.
Numerical exercises will be done on mechanical, thermal, electrical and magnetical properties of materials, phase diagrams and thermal treatments.
W. D. Callister "Scienza e Ingegneria dei Materiali: una Introduzione" – EdiSES
Lectures notes: PowerPoint files are not enough.
W. D. Callister "Scienza e Ingegneria dei Materiali: una Introduzione" – EdiSES
Slides;
Lecture slides;
Modalità di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
...
L'esame è strutturato in modo da verificare le conoscenze acquisite dallo studente in merito alla struttura ed alle proprietà dei materiali ed alle correlazioni fra le medesime, nonchè in modo da verificare la capacità dello studente di elaborare le conoscenze acquisite. L'esame consiste in 11 domande:
- 3 esercizi numerici (1 sulle proprietà meccaniche, 1 sulle proprietà termiche, 1 sui diagrammi di stato)
- 6 quiz a risposta multipla ( Per ogni risposta sbagliata sarà applicata una penalizzazione. Ogni risposta non data vale 0 punti.)
- 2 domande aperte
Il punteggio massimo totale sarà 32 punti, pari a 30L. Il risultato minimo per superare l’esame è 18/30.
La durata dello scritto è di 70 minuti; non è possibile consultare testi/appunti durante l’esame. Non sono ammessi calcolatori portatili o tablet, né l’uso di apparecchi per scattare fotografie. E’ possibile usare soltanto i fogli forniti dalla docente, penna (non matita) e calcolatrice. Per chi viene sorpreso con materiale non consentito sul piano di lavoro o sotto il banco, è previsto l’immediato annullamento della prova con allontanamento dall’aula.
Si richiede di tenere in evidenza un documento valido con fotografia. Durante la prova non è permesso uscire, se non ritirandosi o dopo la consegna definitiva dell’elaborato.
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.
Exam: Written test;
The exam aims to assess basic knowledge on the various classes of materials and their properties (in particular the mechanical and thermal properties), also by the solution of numeric exercises.
The STM the exam consists in a written test based on six questions and/or exercises similar to those done during STM lectures and covering all the STM program; it will last two hours, the end time will be written on the blackboard; 18/30 is the minimum to pass the exam. 30/30 cum laude (L) is the maximum. Cum laude (L) is awarded to exceptionally good exams, exceeding the maximum, as a discretional decision of the commission. Use of internet, books and notes is not allowed, as well as any communication with other students, which will result with the end of the exam. It is possible to leave the room during the exam, but this means the exam cannot be continued. Exceptions due to proven health issues are allowed. Students are allowed to use their calculator. An identity card with picture must be kept on the desk during the exam, together with pens, ruler and calculator. The students are requested to write in an understandable way, not with pencils; no additional pages must be added to the provided ones. Bags and backpacks must be left at the room exit. Students willing to withdraw must write “withdrawn” on the first page, give the exam text back to the teacher, then exit the room. Results will be communicated on the course web page by the end of the exams’ session; students can see their revised exam: date and place will be communicated on the course web page.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.