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CHIMICA DEI MATERIALI
(obiettivi)
Obiettivi di apprendimento - Chimica dei Materiali (R. Polini)
Il comportamento dei materiali trae origine dalla loro struttura atomica e molecolare nonché dalla
presenza di difetti della struttura cristallina. Obiettivo del corso e' pertanto quello di far comprendere al
discente come struttura e microstruttura dei materiali, questa ultima dipendente anche dal processo di
produzione, ne influenzino le proprietà e, conseguentemente, il comportamento in esercizio e l'idoneità'
per una specifica applicazione. La correlazione processo-microstruttura-proprietà viene quindi analizzata
con casi concreti quali i processi di sinterizzazione di polveri, i processi di deposizione di film da fase vapore
(PVD, CVD), e il processing di materiali ceramici avanzati per la realizzazione di celle a combustibile a ossidi
solidi.
Più in dettaglio, lo studente dovrà essere in grado di:
- identificare e descrivere i tipi di legami chimici nei solidi;
- descrivere le principali strutture cristalline sulla base dei reticoli di Bravais e saper usare la notazione di
Miller;
- identificare e descrivere i diversi tipi di difetti presenti nelle strutture cristalline reali;
- discutere il ruolo dei difetti puntuali sui processi di diffusione allo stato solido e sulla conducibilità ionica,
nonché ricavare l'equazione di Arrhenius per la conducibilità;
- comprendere i concetti di sforzo e deformazione nella descrizione del comportamento meccanico dei
materiali;
- capire come si effettua una prova di trazione e quali proprietà dei materiali si ottengono da essa;
- comprendere il significato e le differenze tra durezza, tenacità e resistenza meccanica;
- capire la natura atomica della plasticità dei metalli e il conseguente ruolo delle dislocazioni;
- prevedere il ruolo dei vari difetti sul movimento delle dislocazioni e i conseguenti meccanismi di
rafforzamento dei materiali metallici;
- descrivere il comportamento a frattura e discutere la natura statistica della frattura dei materiali fragili;
- descrivere i fenomeni di creep e fatica nei materiali metallici;
- comprendere l'effetto dei diversi legami chimici sui diversi comportamenti meccanici dei vari materiali,
incluse le ragioni per cui i ceramici resistono in compressione e non in trazione, e perché i polimeri
possono avere comportamento visco-elastico;
- descrivere il comportamento di materiali compositi fibro-rinforzati in condizioni di isosforzo e
isodeformazione;
- comprendere quale sia la driving force dell'evoluzione microstrutturale e del ritiro nei processi di
sinterizzazione di polveri, nonché il ruolo di densificazione e ingrossamento sulla microstruttura risultante
del manufatto;
-sviluppare una sensibilità verso gli effetti che ciclo termico, dimensioni della polvere di partenza,
atmosfera, pressione e additivi esercitano su densificazione e ingrossamento microstrutturale, e come
possano essere sfruttati ottenere una data microstruttura del materiale finale;
- individuare quale sia il meccanismo di trasporto di massa prevalente sulla base della cinetica di
sinterizzazione;
- descrive i principali processi PVD e CVD per deposizioni di film sottili su superfici solide;
- comprendere il ruolo dei parametri di processo PVD o CVD sulla microstruttura del film, nonché sulla
presenza di stress residui;
- descrivere i principi di funzionamento delle celle a combustibile ad ossidi solidi, e discutere i criteri di
scelta dei vari materiali costituenti lo stack, anche in funzione della riduzione della temperatura di
esercizio.
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CHIM/03
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
