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Science and technology of materials

04CFRMA

A.A. 2019/20

Course Language

Italian

Course degree

1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Biomedical Engineering - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 45
Esercitazioni in aula 15
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Spriano Silvia - Corso 2 Professore Associato ING-IND/22 45 0 0 0 9
Verne' Enrica - Corso 1 Professore Associato ING-IND/22 45 15 0 0 15
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
ING-IND/22 6 B - Caratterizzanti Ingegneria dei materiali
2018/19
I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione e l'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazione del materiale, sottolineando quindi le potenzialità di progettazione con materiali tradizionali ed innovativi attraverso un controllo delle loro caratteristiche microstrutturali. La trattazione è pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano significativamente condizionare la fase di scelta, nell¿ambito del processo progettuale di un sistema complesso. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedica spazio ad esempi illustrativi che consentano allo studente di riflettere su come tali proprietà costituiscano una informazione indispensabile per l'adozione di una corretta procedura di selezione e progettazione, anche in considerazione delle modalità disponibili per la loro modifica: particolare enfasi è quindi posta sui concetti tipici della tecnologia dei materiali, di spiccata utilità ingegneristica, mantenendo un legame logico ed esplicativo con gli aspetti di base della scienza dei materiali.
Materials play a crucial role in engineering design and 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.
L'insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione di base sui materiali capace di coniugare sinergicamente aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione di conoscenze di base in strumenti sfruttabili nella progettazione. Quindi al termine dell¿insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere la dipendenza delle proprietà macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale ; - conoscere la possibilità di applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per rendere più adatte alla specifica applicazione; - avere consapevolezza dell¿importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.
The main aim 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.
Gli insegnamenti di Scienza e Tecnologia dei Materiali presentano contenuti comuni alla formazione dell'Ingegnere, riassumibili nei punti seguenti: Struttura dei materiali cristallini e amorfi; difetti reticolari. Correlazione struttura-comportamento elastico dei materiali. Correlazione struttura-comportamento plastico dei materiali. Correlazione struttura-altre proprietà dei materiali (termiche, elettriche). Modificazione delle proprietà dei materiali: costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide, fasi intermedie), diagrammi di stato e trasformazioni (fusione/solidificazione, rafforzamento per precipitazione), fondamenti dei trattamenti termici, evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà. Generalità sulle principali classi di materiali di interesse ingegneristici (metallici, ceramici, polimerici, vetri). Cenni alle principali categorie e loro proprietà. Tali contenuti occupano almeno 3,5 cfu e possono essere integrati dal Docente responsabile con approfondimenti specifici su materiali e tecnologie finalizzati ad ogni Corso di Studi.
The main contents of a Materials Science and Technology course for Engineers can be summarised as follows: Structure of crystalline and amorphous materials. Crystal defects..Material structure- elastic behaviour relationships. Material structure- plastic behaviour relationships. Relationships between material structure and other properties (thermal, electrical). Modification of the material properties: microstructural constituents (solid solutions, intermediate phases,..), phase diagrams and transformations (melting/solidification, precipitation hardening), basic knowledge on thermal treatments, microstructural evolution and consequences on properties. General discussion of the principal classes of the engineering materials (metals, ceramics, polymers, glasses). Mentions to the main types and to their properties. These topics require at least 3.5 CFU and should be integrated by each Teacher with specific arguments dealing with the Studies Course.
45 ore di lezione in aula. 15 ore di esercitazione: dedicate allo svolgimento di esercizi, alla descrizione di alcune tecniche di caratterizzazione della proprietà dei materiali, ad esempi di metodologie produttive e ad esemplificazioni su diagrammi di stato.
45 hours of lectures. 15 hours of exercises: calculations on materials properties, description of methodologies for testing of materials, examples of materials production technologies and exercises on specific phase diagrams.
Dispense fornite dal docente. Sono elencati alcuni libri di riferimento. Il docente indicherà di volta in volta l'opportuna bibliografia. W.F. Smith, Scienza e Tecnologia dei Materiali, McGraw-Hill (2004) William D. Callister Scienza e Ingegneria dei Materiali: una introduzione
Slides of the lessons will be given to the students. Some reference books are below listed. The teacher will suggest the proper bibliography. W.F. Smith, Foundations of Materials Science and Engineering, McGraw-Hill (2004) William D. Callister, Materilas Science and Engineering: an introduction.
Modalità di esame: prova scritta;
L’apprendimento è verificato tramite un esame finale individuale scritto della durata di due ore. La prova scritta consiste di 5-6 domande, alcune a risposta aperta, altre sotto forma di esercizio (ad ognuna delle quali verrà assegnato il punteggio parziale in trentesimi) sugli argomenti presentati a lezione. Durante la prova non è consentito l’uso di materiale didattico. Il punteggio finale massimo raggiungibile con lo scritto è di 30/30. Dopo la correzione della prova scritta vengono comunicati giorni e orari per chi desidera visualizzare l’elaborato e comprendere le motivazioni della valutazione ottenuta.
Exam: written test;
Written examination with 5-6 open questions and exercises (for each of them will be will be assigned a partial mark) on topics of the course (duration: two hours, max score: 30/30), during the exam the consultation of learning resources is not allowed). After the evaluation of the written exam, the marks will be published. For those students who want to see the written work and to talk with the teacher about the obtained evaluation, a calendar for appointments will be given.


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