SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI

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iten
Codice
84498
ANNO ACCADEMICO
2020/2021
CFU
6 cfu al 3° anno di 10375 INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO (L-9) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-IND/22
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (INGEGNERIA CHIMICA E DI PROCESSO )
periodo
1° Semestre
propedeuticita
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Il corso tratta gli aspetti generali dei processi di produzione, delle proprietà meccaniche e funzionali e dei criteri di scelta dei materiali in relazione all'uso, in particolare per applicazioni negli impianti chimici e nelle costruzioni.  Vengono approfonditi i legami microstruttura e proprietà di acciaio e leghe metalliche, materiali ceramici, leganti, materie plastiche, adesivi,  vetri e materiali compositi.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si prefigge di fornire le conoscenze di base necessarie alla comprensione delle relazioni tra le proprietà meccaniche e funzionali dei materiali e la loro struttura e microstruttura ed applicare i criteri per la scelta dei materiali con particolare riferimento alle applicazioni nell’Ingegneria Chimica. .

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali, esercizi e esercitazioni numeriche) e lo studio individuale permetteranno allo studente di:

avere una conoscenza di base della struttura delle varie classi di materiali;

comprendere la correlazione tra struttura, microstruttura, proprietà e possibili applicazioni ;

conoscere i differenti tipi di materiali industrialmente utilizzati, con particolare attenzione ai materiali impiegati nei processi e negli impianti dell’ingegneria chimica;

fornire conoscenze di base sui processi di produzione e sui trattamenti post-produzione dei materiali mettendo in luce le relazioni tra processo produttivo e proprietà meccaniche o funzionali dei materiali ottenuti;

essere in grado, almeno preliminarmente, di scegliere il materiale più adatto per una specifica applicazione.

 

PREREQUISITI

Sono richieste conoscenze base di matematica, chimica e fisica.

Modalità didattiche

L’insegnamento  prevede lezioni frontali in aula. Alla presentazione di contenuti teorici seguono esercizi numerici applicativi. Sono previste  esercitazioni numeriche individuali finalizzate a consolidare l’apprendimento.

Viene garantita la didattica a distanza con Teams, eventuali lezioni in presenza verranno effettuate secondo le indicazioni del consiglio di corso di studi e dell'ateneo.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti:

1. Definizioni e aspetti generali della Scienza e della Tecnologia dei materiali. Richiami su legami chimici e strutture cristalline. Difetti nelle strutture cristalline. Relazioni con le proprietà meccaniche e funzionali dei materiali. Diffusione allo stato solido: soluzioni delle equazioni di Fick, esempi di applicazione alla cementazione e nitrurazione degli acciai.

2. Formazione della microstruttura nei processi di solidificazione e raffreddamento. Nucleazione e crescita Esempi  e applicazioni di diagrammi fase binari e ternari. Esame dettagliato del diagramma di fase Ferro-carbonio.

3. Brevi richiami alle reazioni chimiche nell’altoforno, conversione della ghisa. Punti A1,A3,A4 nel diagramma ferro carbonio. Effetto della velocità di raffreddamento a sui punti A1, e A3 e sulla microstruttura degli acciai. Composizione della ghisa e degli acciai: effetti sulle proprietà.

4. Proprietà meccaniche dei materiali metallici. Plasticità, dislocazioni. Frattura fragile. Resistenza a fatica e “creep”. Trattamenti termici e termomeccanici. Designazione. Ghisa, Acciai legati e inossidabili, alluminio

6. Materiali ceramici e vetri: descrizione generale del processo ceramico; proprietà meccaniche; affidabilità. Materiali leganti, cenni al processo produttivo del clinker, proprietà e caratteristiche del cemento portland. Calcestruzzo.

7. Materiali polimerici: Struttura, processi di produzione, caratterizzazione termica, microstruttura e proprietà meccaniche e funzionali. Materiali compositi.

8. Funzioni obiettivo: scelta del materiale ottimale per alcuni esempi applicativi.

Farà parte del corso un seminario di 4 ore tenuto dall'Ing. Alice Giuliano di Ansaldo Energia su "La metallurgia nelle tecnologie di produzione di componenti per turbine a gas"

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni è disponibile in aulaweb dell’insegnamento, così come le esercitazioni numeriche proposte negli anni precedenti con le relative soluzioni. Gli appunti presi durante le lezioni e il materiale in aulaweb sono sufficienti per la preparazione dell’esame. I libri seguenti sono suggeriti come testi di appoggio e approfondimento.

W.F. Smith e J. Hashemi, Scienza e Tecnologia dei materiali, Mc Graw-hill

Materiali. Dalla scienza alla progettazione (David Cebon, Micheal F. Ashby, Hugh Shercliff)

A.Cigada, T.Pastore “Struttura e proprietà dei materiali metallici” Mc-Graw-Hill

Vito Alunno Rossetti, Calcestruzzo. Materiali e Tecnologie, Mc-Graw-Hill.

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appunatamento tramite e-mail a Rodolfo.Botter@unige.it o per telefono al n° 0103536036 Il ricevimento studenti avverrà preferibilmente utilizzando Teams attraverso lo stesso canale usato per le lezioni.

Commissione d'esame

MASSIMO VIVIANI (Presidente)

RODOLFO BOTTER (Presidente)

LEZIONI

Modalità didattiche

L’insegnamento  prevede lezioni frontali in aula. Alla presentazione di contenuti teorici seguono esercizi numerici applicativi. Sono previste  esercitazioni numeriche individuali finalizzate a consolidare l’apprendimento.

Viene garantita la didattica a distanza con Teams, eventuali lezioni in presenza verranno effettuate secondo le indicazioni del consiglio di corso di studi e dell'ateneo.

INIZIO LEZIONI

Secondo il calendario e l'orario delle lezioni previsto dalla Scuola Politecnica

ESAMI

Modalità d'esame

L’esame orale prevede l’esposizione di uno argomento del corso o di una parte di questo a scelta del candidato e si articola su due domande. La prima prevede richieste di approfondimenti o chiarimenti sull’argomento esposto mentre la seconda verterà su un altro argomento del corso. La seconda domanda potrà contenere richieste di risoluzione di semplici problemi numerici.

Saranno disponibili un appello d’esame per la sessione ‘invernale’ (gennaio, febbraio e durante la pausa didattica prevista dalla Scuola Politenica a Pasqua) e un appello per la sessione ‘estiva’ (giugno, luglio, settembre e durante la pausa autunnale prevista dalla Scuola Politecnica). Sono previste riaperture di sessione su richiesta degli studenti interessati. La data delle riaperture di sessione viene comunicata su aulaweb. Non verranno concessi appelli straordinari al di fuori dei periodi indicati dalla Scuola Politecnica, fatta eccezione per gli studenti che non abbiano inserito nel piano di studi attività formative nell’anno accademico in corso.

Modalità di accertamento

L’esame ha lo scopo di valutare la conoscenza delle caratteristiche principali dei materiali, con particolare attenzione a quelli in uso nell’ambito dell’ingegneria chimica, e la comprensione delle relazioni esistenti tra natura chimica, struttura e microstruttura e le proprietà resistenziali e funzionali dei materiali. Sarà inoltre valutata la capacità di operare una scelta tra materiali diversi in relazione alla realizzazione di un semplice dispositivo. Verrà valutata la sintesi, la chiarezza dell’esposizione e l’utilizzo corretto della terminologia tecnica. Verrà valutata la correttezza dei concetti esposti , la chiarezza dell'esposizione e la capacità di risolvere semplici problemi del tipo presentato durante il corso.

ALTRE INFORMAZIONI

Nell'ambito dell'insegnamento, il prof. Massimo Viviani si occuperà della parte relativa a proprietà, processo e microstruttura dei materiali ceramici.