Scienza e Tecnologia dei Materiali

Proprietà di base e comportamento elastico
- Proprietà intrinseche
- Proprietà estrinseche
- Sistemi di sollecitazione meccanica: corpo rigido, corpo deformabile, meccanica del continuo; elasticità lineare, legge di Hooke, comportamento elastico del solido isotropo

Composizione e struttura della materia a diverse scale dimensionali
- Composizione: molecola, legame chimico, curve di Condon-Morse; materiali ionici, materiali molecolari
- Origine termodinamica dell’elasticità
- Strutture: amorfe e cristalline, reticoli di Bravais e indici di Miller
- Difetti nei solidi cristallini: reticolari di punto, di linea e di superficie

Comportamento meccanico dei materiali
- Influenza di T e t sul comportamento meccanico in funzione della natura del materiale
- Sollecitazioni statiche a trazione a bassa T: curva sforzo-deformazione (campo elastico, campo plastico, punti critici)
- Proprietà meccaniche: duttilità, durezza, fragilità, resilienza e tenacità (tecniche di misura delle proprietà)
- Meccanica della frattura: teoria energetica di Griffith, fattore di intensificazione degli sforzi, tenacità a frattura
- Sollecitazioni dinamiche: fatica, curva di Wohler, legge di Paris-Erdogan

Termodinamica e cinetica delle Trasformazioni di fase nei materiali
- Termodinamica dei sistemi: Termodinamica degli stati condensati, concetti di base, primo principio, secondo principio, condizioni di equilibrio, stati di non equilibrio, I e II principio insieme, funzioni di stato caratteristiche
- solubilità allo stato solido: curve di raffreddamento di sistemi ad un componente, stato di aggregazione, regole di Hume-Rothery, soluzioni solide, fase
- dipendenza della solubilità da composizione, temperatura e pressione: regola di Gibbs e della leva, energia di Gibbs, curve di Gibbs, equilibri delle fasi nei sistemi binari
- trasformazioni di fase allo stato solido: meccanismi di diffusione, energia di attivazione e leggi di Fick
- cinetiche di solidificazione e microstrutture: nucleazione e accrescimento, principali trasformazioni termodinamiche, microstrutture

Introduzione alle principali classi di materiali metallici
- Leghe a base ferro: classificazione acciai e ghise, principali diagrammi di fase, classificazione trattamenti termici specifici; acciai speciali, inossidabili e applicazioni.
- Leghe di Titanio: proprietà, processi – applicazioni
- Leghe di alluminio: proprietà, processi – applicazioni
- Superleghe: proprietà, processi – applicazioni

Introduzione alle principali classi di materiali non metallici
Polimeri e compositi a matrice polimerica: proprietà, processi, applicazioni
Ceramici: proprietà, processi, cenni alla statistica di Weibull – applicazioni

Gli studenti devono possedere i seguenti requisiti per poter seguire correttamente il corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali:

- Conoscenze di base di chimica generale, incluse la struttura atomica, il legame chimico e le proprietà dei materiali.
- Conoscenze di base di fisica generale, in particolare i concetti di meccanica classica, elasticità e termodinamica.
- Competenze in matematica, tra cui algebra lineare, calcolo differenziale e integrale, ed equazioni differenziali di base.

Testo: W.D. Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali EdiSES
Gestione del corso: https://moodle1.ing.uniroma3.it/
Esercitazioni: su dispense del docente e su Moodle
Slide proiettate a lezione: in pdf su Moodle
Dispense online sul sito STM, www.stm.uniroma3.it

Textbook: W.D. Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali EdiSES
Course management: https://moodle1.ing.uniroma3.it/
Slides and course notes: https://moodle1.ing.uniroma3.it/
Online notes, www.stm.uniroma3.it

Il corso consiste in circa 25 lezioni frontali in aula, cui si aggiungono alcune lezioni di esercitazione e/o di pratica in laboratorio.

E' raccomandato (anche se non obbligatorio) seguire le lezioni in presenza, anche per le attività di laboratorio e sessioni pratiche sui materiali avanzati studiati.

La preparazione degli studenti viene valutata tramite una prova scritta, seguita da una prova orale (facoltativo, se la prova scritta è sufficiente). Verrà valutata anche la possibilità di un esonero da effettuarsi a metà del corso, a seconda delle esigenze specifiche degli studenti.