TECNOLOGIA DEI MATERIALI E CHIMICA APPLICATA

Il corso ha la finalità di fornire le principali conoscenze sui materiali d’interesse per l’ingegneria civile, correlandone le caratteristiche applicative a composizione, struttura, tecnologie di produzione e lavorazione.

Conoscenze di base sulla natura dei legami chimici, sulla struttura dei solidi cristallini e amorfi, sulla termodinamica delle transizioni di stato e sui processi elettrochimici acquisiti con il corso di Chimica

Lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni del corso, cfr. Punto 3.3 del Regolamento Didattico del CL in Ingegneria Civile e Ambientale

1. INTRODUZIONE AI MATERIALI. I materiali di interesse ingegneristico e le loro proprietà. Il prezzo e la disponibilità dei materiali. 2. STRUTTURA E PROPRIETÀ - PROPRIETÀ MECCANICHE Sforzo e deformazione. Prove di trazione. I moduli elastici. Elasticità lineare e non lineare. Basi fisiche del modulo. Forze interatomiche. Rigidità del legame. Impacchettamento degli atomi nei solidi. Cenni di cristallografia. Impacchettamento atomico nei polimeri. Impacchettamento atomico nei vetri inorganici. Determinazione del modulo di Young. Prove di durezza. Dislocazioni e snervamento. Proprietà delle dislocazioni. Meccanismi e metodi di rafforzamento e plasticità dei materiali policristallini. Frattura improvvisa e tenacità. Micromeccanismo della frattura improvvisa. Probabilità di fallimento e modulo di Weibul. Frattura per fatica. Meccanismo della fatica. Creep e frattura da creep. Meccanismo del creep e materiali resistenti al creep. 3. METALLI. Struttura dei metalli. Costituzione all'equilibrio e diagrammi di fase. Cambiamenti di fase allo stato solido. La trasformazione diffusiva c.f.c.-c.c.c. del ferro. I diagrammi TTT. La trasformazione in¬variante c.f.c.-c.c.c del ferro. La formazione della martensite. Le leghe leggere. Rafforzamento per solubilizzazione. Rafforzamento per precipitazione (invecchiamento). Acciai al carbonio. Microstrutture prodotte dal raffreddamento lento (normalizzazione). Proprietà meccaniche degli acciai al carbonio normalizzati. Temprabilità. Acciai legati. Ghise. Acciai inossidabili. Colate. Trattamenti superficiali. 4. POLIMERI E COMPOSITI. Termoplastomeri. Resine o termoindurenti. Elastomeri. La struttura dei polimeri. Lunghezza molecolare e grado di polimerizzazione. Temperatura di transizione vetrosa. Comportamento meccanico dei polimeri. Diagrammi del modulo. Fenomeni che limitano la resistenza dei materiali polimerici. Produzione, formatura e assemblaggio dei polimeri. Materiali compositi. Compositi particellari. Cenni sulle proprietà meccaniche dei compositi a matrice polimerica con fibre di rinforzo lunghe o corte. 5. CORROSIONE. Corrosione secca e suoi meccanismi. Corrosione umida. Termodinamica dei pro-cessi di corrosione. Forme di corrosione. Teoria degli elementi galvanici in corto circuito. Meccanismi della corrosione umida. Corrosione intergranulare. Corrosione sotto sforzo. Corrosione per fatica. Corrosione per sfregamento. Corrosione delle strutture interrate. Corrosione per correnti disperse. Metodi di protezione. 6. LEGANTI. Gesso. Calci aeree. Malte. Calci idrauliche. Cemento romano. Cemento portland. Prove sul cemento. Presa ed indurimento del cemento portland. Gli inconvenienti nell'uso del cemento portland. Cementi speciali. Cementi d’alto forno. Cementi alluminosi. Cementi espansivi. I costituenti del calcestruzzo. Proprietà del calcestruzzo fresco. Proprietà del calcestruzzo indurito. Durabilità del calcestruzzo.

1. W. D. Callister, Jr.: “Scienza e Ingegneria dei Materiali una introduzione” (Edises)

2. W. F. Smith: “Scienza e Tecnologia dei Materiali” (McGraw - Hill)

3 . L. Bertolini: Materiali da costruzione – Città Studi Ed. Vol. 1 e 2

4. G.Bianchi, F. Mazza Corrosione e protezione dei metalli – Collana tecnica AIM

5. Appunti delle Lezioni

Ulteriore materiale didattico consistente in files pdf con le diapositive di tutte le lezioni e il loro commento può essere repertito registrandosi sulla pagina del corso nel sito:

http://studium.unict.it/dokeos/2016/

Durante l’anno sono fissati sette appelli d’esame (ordinari) più quattro appelli riservati agli studenti fuori corso.

Nei periodi consentiti dal calendario accademico è inoltre possibile, contattando il docente via e-mail o per via telefonica, concordare ulteriori colloqui di esame (con cadenza settimanale)

Modalità di iscrizione ad un appello d’esame: Prenotazione sul portale d'ateneo

La prova d'esame consiste nell'esposizione orale di argomenti affrontati durante il corso

Durante il corso si svolgono due prove in itinere scritte il superamento delle quali consente l’accesso diretto all’esame orale che verterà solo su argomenti non compresi tra quelli da studiare per le prove in itinere.

La prima prova riguarda gli argomenti trattati nelle prime 10 lezioni del corso (trattazione generale delle proprietà meccaniche) e si terrà nel corso della settimana di pausa didattica alla fine di novembre

La seconda prova in itinere riguarda gli argomenti trattati nelle seconde 10 lezioni del corso (Proprietà e produzione di metalli, polimeri e compositi) e si terrà nel corso della prima lezione utile al rientro dalla pausa natalizia

La prova consiste nell'esposizione orale di argomenti trattati durante il corso al fine di valutare acquisizione di proprietà di linguaggio e capacità di correlare le proprietà dei materiali con le esigenze di progetto.Lo studente potrà eventualmente scegliere di suddividere la prova in più colloqui da concordare con il docente

L'impacchettamento degli Atomi nei Solidi

Frattura Fragile e Tenacita'

Le Basi Fisiche del Modulo di Young

Micromeccanismo della Frattura Fragile

Resistenza allo Snervamento, Resistenza alla Trazione, Durezza e Duttilita'

Frattura per Fatica

Dislocazioni e Deformazioni Nei Cristalli

Creep e Frattura da Creep

Diagrammi di Stato Solido Liquido di Sistemi a Due Componenti

Proprietà Meccaniche dei Materiali Polimerici

Leghe Leggere

Struttura, Sintesi e Classificazione dei Materiali Polimerici

Trasformazioni diffusive ed invarianti

Gli acciai legati

Gli acciai al carbonio

Proprietà meccaniche dei compositi a matrice polimerica