Anno: 5 Periodo: 1 Lezioni, esercitazioni, laboratori: 85+ l 0+ l O(nell 'intero periodo) Docente: Ignazio Amato (collab.: Laura Montanaro)
Il corso intende fornire agli studenti interessati all'ingegneria dei materiali una adeguata conoscenza delle caratteristiche, della produzione e dell'uso dei materiali ceramici d'impiego industriale.
REQUISITI
È necessaria la conoscenza degli argomenti trattati nel corso di Chimica e di Scienza dei materiali.
PROGRAMMA
Scienza ceramici. [9ore]
Isolidi: fondamenti teorici. L'ordine nei solidi. Cristalli e strutture cristalline. Solidi ionici e solidi covalenti: legami, strutture, proprietà. Solidi policristallini, microstrutture, ceramografia.
Comportamento superficiale dei solidi, energia superficiale, bagnabilità, capillarità, adsorbimento.
Proprietà ceramici. [7ore]
Solidi duttili e solidi fragili. Le proprietà dei solidi. Comportamento meccanico dei ceramici e tenacità alla frattura. Correlazioni proprietà - microstruttura.
Densificazione dei materiali ceramici. [9ore]
I difetti nei solidi e la diffusione. La densificazione per sinterizzazione. La teoria della sinterizzazione. Le proprietà dei solidi sottoposti a sinterizzazione: la superficie specifica.
Le caratteristiche dei sinterizzati: la porosità aperta e chiusa, la dimensione dei pori.
L'influenza di gas occlusi nei pori e la regressione della densità. Sinterizzazione a più componenti solidi. Sinterizzazione in sistemi solido-liquido. Densificazione per pressatura a caldo. Sinterizzazione e ricristallizzazione.
Tecnologia dei materiali ceramici. [25 ore]
Le polveri ceramiche: caratteristiche. I processi di produzione di polveri industriali. I processi di produzione di polveri speciali: sol-gel, evaporazione ed estrazione solvente, reazione in fase vapore. Additivi di processo e meccanismo d'azione. Meccanica delle particelle e reologia. I processi di preparazione delle polveri prima della formatura: trasporto, macinazione, mescolamento, lavaggio, granulazione. 1processi di formatura: pressatura, estrusione, colaggio. I processi di cottura: essicamento, presinterizzazione, sinterizzazione.
Finitura e rivestimenti.
Prodotti ceramici. [25 ore]
Ceramici base ossido: allumina e zirconia. Ceramici base nitruri: nitruro alluminio, nitruro di silicio, nitruro di boro. Ceramici base carburi: carburo tungsteno, carburo titanio, carburo silicio. Ceramici base boruro: boruro di titanio. Ceramici base siliciuri: siliciuro di molibdeno. Ceramici per sensori ed elettroliti solidi. Metallo-ceramici ed utensili da taglio.
Vetro e vetro-ceramici. Diamante policristallino. Rivestimenti ceramici.I rinforzi ceramici:
le fibre di nitruro di silicio, gli whiskers di carburo di silicio, le fibre di carbonio. Compositi ceramici e monocomposti ceramici.
ESERCITAZIONI
Analisi strutturale: calcolo della struttura di alcuni materiali ceramici. [3 ore]
Analisi microstrutturale: valutazione e calcolo microstruttura di alcuni materiali ceramici (grano medio, fattore di aspetto). [3 ore]
Determinazione proprietà meccaniche: modulo di Young, tenacità a frattura, flessione a tre punti, durezza Vickers e Knoop. Statistica di Weibull: esempi applicativi. [4ore]
LABORATORIO
Le esercitazioni, con squadre a numero limitato di studenti, riguarderanno quanto segue:
Identificazione dei costituenti in una miscela di ossidi ceramici mediante diffrazione ai raggi X. [2ore]
Le tecniche microscopiche: SEM, TEM, HRTM, EDS, WDS.[2 ore]
Valutazione caratteristiche meccaniche ceramici. [2 ore]
Analisi granulometrica laser di polveri ceramiche. [2 ore]
Determinazione superfice specifica e porosità. [2 ore]
Analisi termotecniche e termofisiche (TGA, DTA, DSC, dilatometria).[2 ore]
BIBLIOGRAFIA
l.S. Reed,Introduction to principles oJ ceramic processing, Pergamon Press, New York.
R. Sersale,I materiali ceramici ordinari e speciali,Ed. Ambrosiana, Milano.
I. Amato, Monografie.
L. Montanaro, Monografie.
I. Amato, L. Montanaro, Lezioni dal corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, Vol. I; La Scienza dei Materiali Ceramici, Vol.2; La Tecnologia dei Materiali Ceramici (in preparazione), Libreria Cortina, Torino.
ESAME
Orale con presentazione di elaborazioni svolte durante le esercitazioni.
P4780
Siderurgi~Anno: 4 Periodo: 1
Lezioni, esercitazioni, laboratori: 5+1 (ore settimanali);70+15 (nell'intero periodo) Docente: Donato Firrao
Il corso ha lo scopo di affinare la preparazione dell'ingegnere in campo metallurgico, fornendo conoscenze specialistiche sulle leghe ferrose, con particolare riferimento ai processi ed impianti siderurgici, senza però trascurare un più approfondito studio delle proprietà strutturali, meccaniche e chimiche dei prodotti siderurgici e delle loro caratteristiche di impiego.
Per una buona preparazione nel campo specifico occorrono buone nozioni di base sulle metallurgia generale, la tecnologia dei materiali metallici (trattamenti termici e meccanici), e dei materiali refrattari, la teoria e la pratica dei fenomeni di combustione e di trasmissione del calore.
Il corso si svolgerà con lezioni, integrate da esame di schemi costruttivi di impianti ed apparecchiature specifiche con visite a stabilimenti siderurgici. Essendo un corso di tipo applicativo l'estensione degli argomenti potrà variare in modo significativo rispetto all'impegno previsto nel programma in dipendenza di opportuni aggiornamenti della tecnologia.
REQUISITI
Ternwdinamica dell'ingegneria chimica, Tecnologia dei materiali e chimica applicata, Metallurgia.
PROGRAMMA
Chimica fisica dei processi siderurgici.[20 ore]
Equilibri omogenei ed eterogenei in sistemi di interesse siderurgico. Bagni metallici.
Equilibri metallo - scoria. Equilibri di riduzione degli ossidi. Termodinamica dei processi siderurgici.
Teoria e pratica dei processi ai riduzione.[30 ore]
Riducibilità degli ossidi. Sistemi costituiti da ossidi in progressiva riduzione. Equilibri di riduzione degli ossidi di ferro con riferimento all'effetto di ossidi estranei, in particolare dei componenti delle scorie siderurgiche. Riducenti. Riduzioni dirette e indirette. Combustibili.
Preriscaldamento e ricupero di calore.
Classificazione e controllo di forni siderurgici.
Ghisa. [lO ore]
Preparazione del minerale. Altoforno ed impianti ausiliari. Altoforno elettrico e forni per ferroleghe. Seconda fusione. lnoculazione e colata. Sferoidizzazione e malleabilizzazione.
Ghise legate. Caratteristiche di impiego delle ghise.
Acciaio. [lO ore]
Processi di preraffinazione ed affinazione. Disossidazione e colata. Fabbricazione di aCCIaI speciali. Lavorazioni ed utilizzazione dell'acciaio. Trattamenti termici e caratteristiche strutturali e di impiego degli acciai. Comportamento in opera.
ESERCITAZIONI
Esame di schemi costruttivi e dimensionamento di apparecchiature ed impianti siderurgici.
[15 ore]
BIBLIOGRAFIA
A. 8urdese,Metallurgia e tecnologia dei materiali metallici,UTET, Torino, 1992.
W. Nicodemi, R. Zoja, Processi e impianti siderurgici,Tamburini, Milano.
G. Violi, Processi siderurgici,ETAS Kompass, Milano.
ESAME
È previsto un solo accertamento finale tramite un colloquio orale. Il calendario viene stabilito in occasione di ogni appello in modo da favorire la massima flessibilità delle prove nel rispetto delle regole di Facoltà.