L’insegnamento si propone di fornire le nozioni fondamentali per comprendere la capacità di trasmettere sforzo da parte dei differenti materiali, collegandola con le caratteristiche dei legami chimici prevalenti nelle varie classi di materiali (metallici, polimerici, ceramici, compositi, amorfi). Verranno esaminate le proprietà meccaniche e le caratteristiche applicative dei materiali metallici e non metallici usualmente impiegati nella tecnologia e verranno fornite le basi del calcolo delle sollecitazioni applicate in campo elastico.

Conoscenza di base della costituzione dell’atomo e dei legami chimici. Nozioni elementari sulle reazioni chimiche. Nozioni fondamentali concernenti le proprietà meccaniche e le caratteristiche applicative dei materiali metallici e non metallici usualmente impiegati nella tecnologia. Apprezzamento delle trasformazioni microstrutturali massive e superficiali derivanti dai trattamenti termici e termochimici di acciai, ghise e leghe di alluminio e di rame. Processi di produzione degli acciai.
Conoscenza delle caratteristiche tecnologiche dei materiali ceramici.
Conoscenza delle caratteristiche tecnologiche dei materiali polimerici.
Conoscenze di base di materiali compositi.
Capacità di leggere i diagrammi di stato, valutare le prestazioni tecnologiche di un materiale in relazione al suo utilizzo e di progettarne l’inserimento delle modifiche strutturali all’interno di un ciclo di lavorazione.
Conoscenza delle basi del calcolo delle sollecitazioni in elementi semplici e delle principali modalità di cedimento.
Un glossario di base sulla Tecnologia dei materiali e sulla meccanica strutturale.

Nozioni base di analisi matematica (nozione di derivata e integrale) e fisica

Chimica (20 ore): Tavola periodica degli elementi. Struttura atomica. Configurazione elettronica degli elementi. Legami chimici interatomici (ionico, covalente, metallico) e intermolecolari (forze di Van der Waals, legame a idrogeno). Cenni di chimica organica.

Chimica applicata (10 ore): Stato solido: solidi amorfi e cristallini. Reticolo cristallino e cella elementare. Solidi ionici, covalenti, metallici. Diagrammi di stato. Struttura, proprietà e applicazioni dei materiali polimerici.

Metallurgia (30 ore): Diagramma di stato Fe-C stabile e metastabile. Produzione e lavorazione degli acciai e delle ghise. Trattamenti termici massivi (tempra, rinvenimento, ricottura, normalizzazione) e trattamenti termochimici (nitrurazione, cementazione, nitrocarburazione). Curve di trasformazione isoterma (curve TTT) e di trasformazione in raffreddamento continuo (curve CCT). Principali classi di acciai e ghise, loro proprietà e applicazioni. Struttura, proprietà e applicazioni delle leghe di alluminio e delle leghe di rame.

Meccanica dei materiali (20 ore): Basi di calcolo delle sollecitazioni: equilibrio statico dei corpi. La prova di trazione. Stato di tensione. Stato di deformazione. Tensioni equivalenti e coefficienti di sicurezza. Sollecitazioni in elementi monodimensionali semplici. Effetti di intaglio. Cenni sugli spostamenti locali. Cenni di Meccanica della frattura. Cenni di fatica ad alto numero di cicli.

Applicazioni delle nozioni di base della chimica alle reazioni ed alle trasformazioni di fase. Alcune ore saranno dedicate alle tecniche di caratterizzazione dei materiali e ad esemplificazioni su diagrammi di stato. Temprabilità degli acciai.
Esperienze di laboratorio sulle prove sui materiali.

Saranno messe a disposizione degli studenti le slides proiettate durante le lezioni.
A integrazione delle slides SI RACCOMANDA l'uso di UNO dei seguenti testi:

W. Smith, J. Hashemi, " Scienza e Tecnologia dei Materiali", McGraw-Hill
W.D. Callister, D.G. Rethwisch, "Scienza e Ingegneria dei Materiali", EdiSES

Prova scritta della durata di 45 minuti volta a verificare le conoscenze minime necessarie per sostenere l’esame, seguita, di norma nello stesso giorno, da una prova orale in cui si valutano le conoscenze e competenze sia sui materiali di impiego tecnologico sia sul calcolo delle sollecitazioni. Alla prova orale possono accedere soltanto coloro che hanno ottenuto una valutazione positiva della prova scritta (18/30). Non è ammessa la consultazione di materiale didattico durante la prova scritta né durante la prova orale. La votazione massima conseguibile è 30/30.