Nuovo Ordinamento - Ingegneria - Università degli Studi di Trento
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PROGRAMMI DI INSEGNAMENTO a.a. 2002/2003<br />
SCIENZA DEI MATERIALI I<br />
6 cre<strong>di</strong>ti<br />
Docente: prof. Paolo Scar<strong>di</strong><br />
Ore settimanali: 6 ore settimanali, comprensive <strong>di</strong> 1-2 <strong>di</strong> esercitazioni, a seconda <strong>degli</strong> argomenti<br />
affrontati. Sono previsti seminari a fine corso.<br />
Obiettivi<br />
Il corso <strong>di</strong> Scienza dei Materiali I è articolato in due parti. Nella prima vengono presentati i concetti<br />
fondamentali della Scienza dei Materiali, da apprendere ed utilizzare come strumenti <strong>di</strong> base per lo<br />
stu<strong>di</strong>o della <strong>di</strong>sciplina durante l’intero corso <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>. Nella seconda parte vengono <strong>di</strong>scusse le<br />
caratteristiche e proprietà dei principali materiali <strong>di</strong> impiego tecnologico, sud<strong>di</strong>visi secondo la classificazione<br />
classica in metallici, ceramici e polimerici. Lo scopo è quello <strong>di</strong> illustrare i concetti introdotti<br />
nella prima parte attraverso lo stu<strong>di</strong>o delle proprietà delle principali classi <strong>di</strong> materiali e <strong>di</strong> fornire<br />
alcune conoscenze <strong>di</strong> base sugli impieghi tecnologici.<br />
Programma<br />
Introduzione<br />
Scienza dei Materiali e scopo del corso: stu<strong>di</strong>o delle relazioni tra struttura, proprietà e comportamento<br />
dei materiali.<br />
Classificazione classica dei materiali (metalli, ceramici, polimeri, compositi) e secondo le proprietà.<br />
Processi <strong>di</strong> trasformazione nei materiali: spontaneità ed equilibrio in chiave termo<strong>di</strong>namica.<br />
Struttura cristallina dei materiali<br />
Materiali amorfi, cristallini e policristallini.<br />
Struttura cristallina e reticoli <strong>di</strong> Bravais.<br />
Impacchettamento <strong>di</strong> sfere e sequenze <strong>di</strong> impilaggio <strong>di</strong> piani atomici.<br />
In<strong>di</strong>ci <strong>di</strong> Miller. Piani e <strong>di</strong>rezioni cristallografiche.<br />
Reticoli cubici ed esagonale compatto.<br />
Vuoti nelle strutture cubiche. Il polimorfismo. Isotropia e anisotropia.<br />
Forze interatomiche e proprietà dei materiali<br />
Curve <strong>di</strong> Condon-Morse.<br />
Raggi atomici e raggi ionici. Generalizzazioni basate sul tipo <strong>di</strong> legame atomico<br />
Oscillazioni armoniche ed anarmoniche: Legge <strong>di</strong> Hooke ed espansione termica.<br />
Difetti reticolari e materiali amorfi<br />
Difetti nei soli<strong>di</strong>: classificazione (<strong>di</strong>fetti <strong>di</strong> punto, <strong>di</strong> linea e <strong>di</strong> superficie)<br />
Spinta termo<strong>di</strong>namica: l’entropia ed i <strong>di</strong>fetti reticolari.<br />
Materiali non cristallini: liqui<strong>di</strong> e vetri. Temperatura <strong>di</strong> transizione vetrosa.<br />
Diffusione<br />
Fenomenologia dei processi <strong>di</strong>ffusivi.<br />
Ruolo dei <strong>di</strong>fetti reticolari nella <strong>di</strong>ffusione allo stato solido.<br />
Legge <strong>di</strong> Fick. Equazione della <strong>di</strong>ffusione.<br />
Esempi <strong>di</strong> processi: <strong>di</strong>ffusione stazionaria e <strong>di</strong>pendente dal tempo.<br />
Nucleazione e crescita<br />
Fenomenologia dei processi <strong>di</strong> nucleazione e crescita.<br />
Teoria <strong>di</strong> Gibbs della nucleazione omogenea. Raggio critico.<br />
Diagrammi <strong>di</strong> fase<br />
Sistemi a più componenti. Soluzioni solide: fenomenologia. Regole <strong>di</strong> Hume-Rothery<br />
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