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Paolo VERONESI

Professore Ordinario
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"

Insegnamento: Tecnologia dei Materiali Metallici

Ingegneria dei materiali (D.M.270/04) (Offerta formativa 2023)

Obiettivi formativi

Presentare allo studente le novità nel campo dei materiali metallici, analizzandone gli aspetti metallurgici, le proprietà meccaniche e le applicazioni. Selezionare il materiale più idoneo all'applicazione, utilizzando strumenti informatici. Fornire allo studente un ampio quadro delle tecnologie di produzione e lavorazione dei materiali metallici, con particolare riguardo alle leghe ferrose. Far conoscere le principali tipologie di lavorazione e trattamento termico e termochimico, ed i relativi effetti sulle proprietà dei prodotti semilavorati o finiti Presentare una rassegna degli impianti siderurgici più diffusi e sulle tecnologie di colata.
Obiettivi formativi specifici:
Acquisizione di conoscenza su:
- Acciai ad alta resistenza e basso-legati;
- Microalligazione e proprietà conseguibili su leghe ferrose e non;
- Campi di impiego delle leghe non ferrose;
- Trattamenti per la modificazioni delle proprietà delle leghe non ferrose.
- Materiali metallici amorfi, nanostrutturati e per impieghi biomedicali
- Metallurgia delle polveri
- processi di estrazione, trasformazione e lavorazione dei materiali metallici;
- il processo di colata e aspetti generali della solidificazione;
- impianti siderurgici.
- Saldatura e suoi effetti sulle proprietà dei semilavorati
- Selezione assistita dal calcolatore del materiale e del processo

Prerequisiti

fortemente consigliata la frequenza dei corsi di Chimica e Scienza dei materiali
Chimica: modalità del passaggio di stato liquido-solido; energia libera e funzioni di stato
Scienza dei Materiali: correlazioni fra microstruttura e proprietà dei metalli; metodi per modificare le proprietà meccaniche dei metalli; nozioni di base su processi di fabbricazione dei metalli ferrosi

Programma del corso

Le nuove leghe ferrose: acciai HSLA; principi della microalligazione e dei processi termomeccanici. Acciai Dual-phase, TRIP, TWIP e maraging. Gli acciai inossidabili duplex e indurenti per precipitazione. Proprietà ed applicazioni ingegneristiche delle ghise legate.
Le nuove leghe non ferrose: Alluminio: Invecchiamento nei sistemi a base alluminio. Le leghe a base rame, trasformazione ordine-disordine. Leghe di titanio ad alta resistenza e per applicazioni a caldo. Le nuove leghe di magnesio da fonderia. Leghe per le alte temperature. Gli intermetallici per alte temperature. Materiali intelligenti e leghe a memoria di forma. Materiali nanostrutturati. Vetri metallici. Biometalli e biocompatibilità.
Tecnologia e impianti: Metallurgia estrattiva (cenni);
Gli impianti destinati alla trasformazione delle leghe ferrose: caratteristiche, dimensionamento di massima, conduzione degli impianti, considerazioni energetiche. Il processo di casting. controllo della microstruttura dei getti; i difetti di colata.
I trattamenti termici e termochimici
La saldatura
La selezione del materiale e del processo: i diagrammi di scelta del materiale; selezione con vincoli semplici, multipli, con obiettivi contrastanti; i diagrammi di selezione del processo; selezione congiunta di materiale e processo e di materiale e forma; cenni a ecoprogettazione e design industriale; impiego del software CES Edupack per la selezione del materiale a applicazione ad un caso di studio specifico (attività di gruppo)

Metodi didattici

Lezioni frontali o a distanza (sempre registrate), sincrone o asincrone, case studies, roleplaying, utilizzo di sistemi multimediali, visite di istruzione, seminari tenuti da esponenti del mondo industriale

Testi di riferimento

Nicodemi Walter, Siderurgia. Processi e impianti, Editore: AIM, ISBN: 8885298206, ISBN-13: 9788885298200

A. Cigada, Struttura e proprietà dei materiali metallici, Editore: Cittàstudi, ISBN 88-251-7065-3

G.E. Dieter, Mechanical Metallurgy, Editore: Mc Graw Hill, ISBN 0-07-100406-8

R.E. Reed-Hill , R. Abbaschian, Physical Metallurgy Principles, Editore: Interntl. Thomson Publishing, ISBN 0-534-92173-6

W.F. Hosford; R.M. Caddell, "Metal Forming: Mechanics and Metallurgy, Third Edition," Prentice-Hall, pp. 330 pgs (2007).

Verifica dell'apprendimento

Quiz a risposta multipla di 22 domande ( max 33 punti), da svolgersi online o in presenza- durata prevista 1 ora. Per voti superiori a 18/30, presentazione di tesina di approfondimento (variazione fino a 1/10 del punteggio, in più o in meno =3/30); preparazione e visione elaborato sulla selezione dei materiali (attività di gruppo, se svolta durante l'anno), seguita da prova orale consistente in 2-3 domande aperte sugli argomenti del corso.

La conoscenza delle nozioni di base, ed in particolare delle correlazioni microstruttura/proprietà e dei meccanismi di rinforzo sono sufficienti per un punteggio di 18/30; la proprietà di linguaggio e la capacità di confrontare materiali e meccanismi di rinforzo, nonchè la conoscenza degli aspetti più caratteristici di ogni classe di materiali conferisce i rimanenti 12/30

Risultati attesi

Conoscenza e capacità di comprensione: Tramite lezioni in aula, seminari, visite di istruzione e materiale audio-video proiettato in aula, lo studente apprende la tecnologia dei materiali metallici e le leghe metalliche innovative; acquisisce inoltre la capacità di selezionare materiale e processo, mediante esercitazioni con l'ausilio di software dedicato.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Tramite le esercitazioni pratiche al computer, lo studente è in grado di applicare le conoscenze acquisite per la selezione di materiali e processi
Autonomia di giudizio: Tramite le relazioni scritte sul lavoro di gruppo, lo studente è in
grado di comprendere, discutere collegialmente e criticamente, nonchè esporre i risultati ottenuti.
Abilità comunicative: Le relazioni scritte permettono di sviluppare la capacità a presentare i dati ottenuti in modo efficace e conciso; le presentazioni di gruppo inerenti singole classi di materiali permettono di esprimere i concetti appresi con linguaggio appropriato e di sostenere una discussione in merito agli argomenti trattati.
Capacità di apprendimento: le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.