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Anno Accademico 2007/08
03EGIEN
Scienza e tecnologia dei materiali I
Corso di Laurea in Progetto Grafico E Virtuale - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Montanaro Laura ORARIO RICEVIMENTO PO ING-IND/22 60 20 0 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
CHIM/07
ING-IND/22
1
3
A - Di base
A - Di base
Formazione tecnologica di base
Formazione tecnologica di base
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso si propone di illustrare le diverse tipologie di materiali e le loro principali proprietà allo scopo di indirizzarne la scelta nella fase di design e di progettazione; in particolare vengono trattati i principi fondamentali del comportamento termo-meccanico dei materiali e le relative tecnologie di formatura e trasformazione. Vengono presi in esame i materiali metallici, ceramici, polimerici e compositi, descrivendo i processi di ottenimento dei componenti meccanici e strutturali, le proprietà derivate e le applicazioni in campo civile ed industriale. Particolare attenzione viene destinata all'impatto ambientale legato alla scelta dei materiali e delle relative tecnologie di trasformazione.
Programma
- Scienza dei Materiali, introduzione e generalità. Struttura atomica e ordine fra gli elementi. Strutture molecolari : legami covalenti (semplici, doppi, tripli), legami ionici, orbitali molecolari, orbitali ibridi, Legame metallico. Solidi cristallini, Celle elementari, Diffrazione di Raggi X. Strutture cristalline e difetti. Solidi amorfi. Microscopia ottica, Microscopie SEM, TEM, STM. Strutture dei materiali polimerici.

- Proprietà dei Materiali: Classificazione dei materiali. Densità. Resistenza a trazione e a compressione. Modulo elastico e modulo di taglio. Modulo di Poisson. Limite di snervamento. Curva  e sua interpretazione. Durezza dei materiali e scale relative. Fatica meccanica. Dilatazione termica e fatica termica. Scorrimento viscoso (creep). La diffusione nei materiali. Resilienza e tenacità. Differenze di comportamento meccanico fra materiali metallici, ceramici, polimerici e compositi. Le prove meccaniche sui materiali.

- La frattura dei materiali: Rottura duttile e fragile. Tenacità e tenacità a frattura. Fenomeni di assorbimento di energia a rottura (plasticizzazione locale). Cenni sui meccanismi della frattura (formazione, propagazione e morfologia delle cricche). Fenomeni di frattura fragile, duttile ed influenza della temperatura di transizione. Meccanismi di rinforzo dei materiali.

- Materiali metallici: Relazioni proprietà-struttura. Reticoli cristallini nei metalli. Indicizzazione di direzioni e piani. Grado di impaccamento, soluzioni solide interstiziali e sostituzionali. Difetti nei cristalli e rafforzamento di leghe. Vacanze, dislocazioni a spigolo e a vite. Movimento delle dislocazioni durante la deformazione plastica. Deformazioni elastiche e plastiche. Incrudimento e invecchiamento. Bordi grano e loro influenza sulla deformabilità dei cristalli.
Programma (Prof. L. Montanaro)
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso si propone di fornire una solida cultura sul ruolo dei materiali nella progettazione creativa, sottolineando le potenzialità di design con vecchi e nuovi materiali attraverso la gestione corretta delle fasi di trasformazione. Si approfondiranno in particolar modo i vari aspetti della funzionalità del materiale, non solo con riferimento alle prestazioni meccaniche ma anche ad esigenze estetiche ed espressive, che insieme contribuiscono alla fruibilità e percezione del prodotto.

Prerequisiti
Sono necessarie nozioni di base di tipo scientifico (fisica, chimica, matematica).

Competenze attese
Il corso intende fornire strumenti tecnico-scientifici che amplino le basi culturali del designer permettendogli una gestione consapevole delle funzionalità tecniche dei materiali impiegati e delle potenzialità delle tecnologie di trasformazione per metterle al servizio della propria creatività. L'insegnamento fornirà strumenti interpretativi flessibili ed adattabili all'innovazione continua dei materiali e tecnologie ad essi connesse, per permettere al designer di approfittare quanto più possibile in tempo reale di nuovi materiali e tecniche di trasformazione.


Programma: informazioni integrative

Il ruolo della scienza e tecnologia dei materiali nella progettazione: definizione del principio di dipendenza delle proprietà macroscopiche del prodotto dalle varie fasi di lavorazione così come dalle caratteristiche strutturali a varia scala del materiale. Introduzione all'organizzazione della materia allo stato solido con riferimento alle varie classi di materiali. Solidi cristallini ed amorfi. Strutture cristalline e loro imperfezioni; microstrutture e composizione di fase; cenni alle principali tecniche per lo studio e la conoscenza della struttura e delle proprietà dei materiali. Comportamento termico e meccanico dei materiali e sua dipendenza dal legame chimico, dalla composizione e dalla microstruttura del materiale. Ruolo dei difetti dei solidi cristallini nel determinare specifiche proprietà: esemplificazione su modulo elastico, limite elastico e resistenza a rottura, tenacità e duttilità, tenacità a frattura, scorrimento viscoso,'.In particolare si discuteranno il ruolo dell e dislocazioni ed i meccanismi di rafforzamento. Possibilità di intervenire sulle prestazioni meccaniche e funzionali dei materiali attraverso modificazioni composizionali, microstrutturali, lavorazioni meccaniche e termomeccaniche, trattamenti termici, trattamenti superficiali,' Altre principali proprietà dei materiali, con particolare attenzione alle proprietà termiche, ottiche e superficiali. Le principali metodologie d'elaborazione e formatura dei materiali in dipendenza della famiglia e delle specifiche proprietà, con particolare attenzione rivolta alle potenzialità ma anche alle problematiche realizzative. Cenni alla definizione dei criteri di scelta dei materiali. Breve descrittiva dei materiali metallici e di alcuni materiali naturali, con particolare attenzione a vari tipi di legno.






Testi e materiale didattico (Prof. L. Montanaro)
Dispense a cura del docente.
M. Ashby, K. Johnson, Materiali e Design, Ambrosiana (2005)
M. Ashby and D. Jones Engineering Materials 1 &2, An intoduction to microstructures, processing and design, Pergamon Press (varie ristampe)
AA.VV. Materiali per il design,Epitesto (2006)


Modalità di verifica dell'apprendimento (Prof. L. Montanaro)
Discussione finale con il docente sull'esercitazione sviluppata.
Prova scritta.


Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2007/08
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