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Anno Accademico 2009/10
02IIVFQ
Processi tecnologici, materiali e qualificazione
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Scavino Giorgio ORARIO RICEVIMENTO AC ING-IND/21 56 0 0 0 7
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/21 5 C - Affini o integrative Discipline ingegneristiche
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso si propone di approfondire le conoscenze sul comportamento dei materiali metallici, illustrando concetti non trattati o solamente accennati nei corsi precedenti di 'Tecnologia dei materiali', e presentando tipologie di materiali e trattamenti non esposti in precedenza. In particolare vengono sviluppati i principi fondamentali del comportamento dei materiali in riferimento alle loro caratteristiche meccaniche. Vengono presi in esame nuove classi di acciai e di leghe di alluminio, le leghe di titanio e le leghe per impieghi ad alta temperatura ed in ambiente corrosivo, i loro processi di fabbricazione, unitamente a trattamenti termici e termochimici innovativi ed ai ricoprimenti superficiali. Vengono inoltre illustrate le metodologie di controllo dei materiali.
Competenze attese
Un miglioramento della conoscenza del comportamento, dell'impiego, della produzione e dell' affidabilitÓ dei materiali in campo aerospaziale. Conoscenza di materiali necessari alla lavorazione e trattamento dei materiali per impiego aerospaziale.
Prerequisiti
I precedenti corsi di Tecnologia dei Materiali.
Programma
Richiami su il legame metallico: caratteristiche del legame ed influenza sulle proprietÓ dei metalli. ProprietÓ elettriche e magnetiche.
Richiami su le fasi metalliche: Reticoli cristallini, indici di Miller ed elementi di roentgenografia con calcolo degli spettrogrammi con dimostrazione pratica, lacune ottaedriche e tetraedriche, soluzioni solide interstiziali, soluzioni solide sostituzionali, soluzioni solide ordinate, trasformazioni ordine - disordine, fasi di Hume-Rothary, Laves e semimetalliche, carburi, fasi intermedie.
Richiami su difetti di punto, linea e volume: vacanze, dislocazioni. Tipi di dislocazioni, vettore di Burger, climb di dislocazioni, sforzo di taglio critico risolto, i sistemi di scorrimento, l'incrudimento, parte plastica della prova di trazione, condizioni di allungamento a carico massimo, prova di trazione per materiali a reticolo cubico corpo e facce centrato con prova pratica.
Frattura dei materiali metallici: frattura duttile su monocristallo e su policristallo, influenza delle particelle e della matrice, frattura fragile, nucleazione e propagazione delle cricche, fattori influenzanti la frattura fragile, rottura per fatica, la prova di resilienza e di determinazione del KIc e del JIc con loro significato.
Meccanismi di rafforzamento delle leghe: incrudimento, affinamento del grano, soluzione solida, precipitazione di seconda fase.
Meccanismi di invecchiamento delle leghe: atmosfere di Cottrell, , acciai calmati ed effervescenti, leghe di alluminio.
Trattamenti termici: recovery e ricristallizzazione, crescita dei grani, ricottura dei lingotti, ricottura completa e di globulizzazione, processi di ricottura, normalizzazione, trasformazioni allo stato solido attivate termicamente, trasformazione eutettoidica, trasformazione martensitica con relativi meccanismi, trasformazione bainitica, rinvenimento degli acciai al carbonio e legati, fragilitÓ di rinvenimento, diagrammi TTT e CCT per acciai al carbonio e legati.
TemprabilitÓ: tensioni da tempra, curve ad U, mezzi raffreddanti, caratteristiche e difetti, diametro critico di barrotti temprati, diametro critico reale ed ideale, curve Jominy, determinazione sperimentale e teorica, diagrammi di Gerber e Wyss con relative esercitazioni pratiche.
Gli acciai: acciai da bonifica, caratteristiche e proprietÓ, gli acciai per utensili per lavorazioni a freddo e a caldo, acciai rapidi e trattamenti termici, acciai al Ni, acciai per impieghi a basse temperature, acciai al Mn, Hadfield, acciai automatici, acciai al Si, per molle, valvole e lamierini di trasformatori, acciai per cuscinetti, acciai marageing. Acciai bainitici, acciai da stampaggio a freddo, relazione tra tessitura cristallografica e anisotropia plastica: effetto dell'alluminio e del titanio. Acciai basso legati ad elevato limite di snervamento.
Relazioni tra proprietÓ meccaniche e struttura negli acciai ad elevata resistenza.
Processi di fabbricazione e tecniche avanzate di elaborazione e colata degli acciai speciali (processi PAM, VIM, ESR, VAR, EBR).
Trattamenti superficiali: tempra superficiale, le atmosfere controllate, trattamenti di cementazione e di nitrurazione. Trattamenti non convenzionali di indurimento superficiale. Trattamenti in bassa pressione e mediante plasma. Sputtering, thermal spray coating, cvd, pvd, ion plating.
Usura dei materiali: Principali meccanismi di usura. Usura di acciai per lavorazioni a caldo e a freddo, usura di acciai cementati ed ipercementati, usura di acciai nitrurati, osservazioni di superfici usurate.
Corrosione dei metalli: Teoria ed aspetti fondamentali. Corrosione ad umido, fattori influenzanti la velocitÓ di corrosione, forme di corrosione. Corrosione secca. Metodi di protezione dalla corrosione, scelta dei materiali e dei rivestimenti, rivestimenti metallici, organici ed inorganici. Inibitori di corrosione anodici e catodici. Protezione elettrica.
Acciai inossidabili e saldatura: Acciai inossidabili ferritici, austenitici, martensitici, duplex.
ProprietÓ, caratteristiche e trattamenti termici. Acciai inossidabili per valvole e cuscinetti.
Leghe di Alluminio: classificazione delle leghe, leghe da trattamento termico, leghe da getto. Applicazioni in campo aeronautico ed aerospaziale. Cenni sulle leghe del Mg.
Titanio e leghe di titanio: leghe alfa, alfa+beta, beta, caratteristiche, modalitÓ di fabbricazione. Applicazioni in campo aeronautico ed aerospaziale.
Leghe di rame: rame per impieghi elettrici, ottoni, bronzi,
Leghe a memoria di forma: fabbricazione ed applicazioni.
Sinterizzazione di leghe metalliche: Tipologia di leghe, produzione di polveri metalliche, miscelazione, pressatura, sinterizzazione e meccanismi di agglomerazione. Influenza della composizione chimica sulle caratteristiche morfologiche e meccaniche delle diverse leghe.
Influenza della forma del componente e della porositÓ. Trattamenti termici e termochimici.
Lavorazioni successive ed impregnazione, vantaggi economici e confronti con altre tecnologie produttive.
Leghe per alta temperatura: Condizioni di esercizio a scorrimento viscoso a caldo, meccanica del creep, creep-fatica e creep-frattura, metallurgia delle leghe per alta temperatura, calcolo della vita a creep di componenti industriali.
Metodologie di controllo: Quantometro e fluorescenza: principio di funzionamento ed esempi di analisi. Microanalisi con microsonda: principio di funzionamento ed esempi di analisi.
Metodi diffrattometrici per l'analisi delle fasi , austenite residua e tensioni residue: principio di funzionamento ed esempi di analisi. Controlli non distruttivi mediante ultrasuoni.
Laboratori e/o esercitazioni
Osservazioni metallografiche di superfici sottoposte a trattamenti termici e termochimici innovativi.
Analisi con microsonda.
Analisi roentgenografica per la determinazione di tensioni residue.
Visita a stabilimento di trattamenti termici convenzionali.
Visita a stabilimento di ricoprimenti in plasma.
Visita a stabilimento di ricoprimenti in bassa pressione.
Bibliografia
Walter Nicodemi 'METALLURGIA Principi generali' Zanichelli editore.
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Controlli dell'apprendimento / ModalitÓ d'esame
Esami orali consistenti in due o tre domande poste ad ogni candidato. La risposta alle domande pu˛ anche essere effettuata tramite scritto.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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