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CHIMICA DEI METALLI E DEI POLIMERI - Corso A (cognomi A-K)

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CHEMISTRY OF METALS AND POLYMERS

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Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
CHI0087
Docenti
Prof. Paola Rizzi (Titolare del corso)
Prof. Marco Zanetti (Titolare del corso)
Corso di studio
Chimica e Tecnologie Chimiche
Anno
2° anno
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
CHIM/04 - chimica industriale
ING-IND/21 - metallurgia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Sistema periodico e proprietà degli elementi. Cinetica chimica.
Fondamenti di termodinamica. Fondamenti di chimica organica

Periodic system and properties of elements. Fundamentals of Kinetics
and Thermodynamics. Fundamentals of organic chemistry

Propedeutico a
Chimica delle Risorse e delle Materie Prime
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

La finalità principale dell'insegnamento è la comprensione dello sviluppo delle microstrutture dei metalli e delle strutture dei polimeri che ne determinano le proprietà di esercizio.

Si intendono fornire allo studente le informazioni essenziali sulla struttura dei metalli e delle leghe, sulla loro elaborazione tramite trattamenti termici e le conoscenze di base relative ai processi di sintesi ed alle proprietà chimiche, fisiche e applicative delle sostanze polimeriche.

L'insegnamento prevede la trattazione formale della termodinamica delle leghe, dei meccanismi di formazione delle microstrutture in materiali metallici e polimerici, dei processi di polimerizzazione e di trasformazione dei principali dei sistemi polimerici.

The main purpose of the course is the understanding of the development of the microstructures of metals and structures of polymers that determine the properties of the materials.

Students will be provided with the essential information on the structure of metals and alloys, their processing through heat treatment and the basic knowledge of the synthesis, chemical and physical properties, and applications of polymeric substances.

The course includes a description of the thermodynamics of alloys, the mechanisms of formation of microstructures in metallic and polymeric materials, polymerization processes and transformations process of the main polymers.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Il superamento dell’esame sarà accordato a studenti che:

•             abbiano dimostrato conoscenze e capacità di comprensione nel campo dei materiali polimerici e dei materiali metallici, con particolare attenzione alle relazioni struttura/proprietà ed alle metodiche chimiche (sintesi) e fisiche (processi) per l’ottenimento di tali proprietà.

•             siano capaci di applicare le loro conoscenze e capacità di comprensione in maniera da dimostrare un approccio professionale al loro lavoro, e possiedano competenze adeguate sia per ideare e sostenere argomentazioni che per risolvere problemi nel campo dei materiali polimerici e metallici;

•             abbiano la capacità di raccogliere e interpretare i dati ritenuti utili a determinare giudizi autonomi;

•             sappiano comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni a interlocutori specialisti e non specialisti;

•             abbiano sviluppato quelle capacità di apprendimento che sono loro necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.

 

Course qualification is awarded to students who:

 

•  have demonstrated knowledge and understanding in the field of polymer and metal materials, with special attention to relations among structure and properties and to the chemical (synthesis) and physical (processes) method to attaining such properties.

• that they can apply this knowledge and comprehension in a manner that indicates a thorough and informed approach to their work, and have competences typically demonstrated through devising and sustaining arguments, and formulating and solving problems within the field of polymer and metal materials;

• that they have a mastery of a number of specialized skills and tools which they can use selectively to address complex problems, including design problems;

• that they can communicate information, ideas, problems and solutions to both specialist and nonspecialist audiences;

• that they have developed those learning skills which are necessary for them to continue to undertake further study at a Master Degree Diploma.

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Programma

MODULO METALLI - RIZZI

-       Strutture nei metalli e leghe. Reticoli fcc, hcp, bcc.

-       Difetti nei metalli e leghe: puntuali, dislocazioni, bordi di grano.

-       Le leghe. Soluzioni solide e composti intermetallici.

-       Diagrammi di fase.

-       Leghe ferrose. Il digramma di stato Fe-C. Acciai e ghise.

-       Leghe non ferrose: Cu, Al, Ti.

-       Proprietà meccaniche. Curve sforzo-deformazione. Resilienza, durezza, creep. Meccanismi di deformazione.

-       Le trasformazioni di fase in metallurgia. Aspetti termodinamici e cinetici. Formazione delle microstrutture. Diffusione. Nucleazione e crescita. Precipitazione.

-       Ossidazione e corrosione dei metalli.

 

MODULO POLIMERI - ZANETTI

- Introduzione ai materiali polimerici: cenni storici, aspetti economici.
Definizione di polimero e classificazioni
- Microstruttura dei polimeri: polimeri lineari, ramificati, reticolati;
omopolimeri e copolimeri; isomerie di sequenza e geometriche,
stereoisomerie; analisi conformazionale
- Pesi molecolari medi e distribuzioni dei pesi molecolari
- Stato vetroso nei materiali polimerici, temperatura di transizione
vetrosa, modelli descrittivi e fenomenologia
- Fasi cristalline nei materiali polimerici, temodinamica e cinetica della
cristallizzazione, requisiti strutturali
- Proprietà meccaniche nei materiali polimerici, prove sforzo
deformazione, comportamento viscoelastico nei polimeri, prove di creep
e rilassamento, durezza

- Sintesi dei polimeri. Polimerizzazioni a stadi e a catena. Cinetiche di
polimerizzazione
- Processi di polimerizzazione: in massa, in soluzione, interfacciale, in
dispersione
- Processi produttivi e di trasformazione di polimeri termoplastici,
termoindurenti ed elastomeri

MODULE METALS - RIZZI

- Structures in metals and alloys. Lattices fcc, hcp, bcc.

- Defects in metals and alloys: point defects, dislocations, grain boundaries.

- Alloys: solid solutions and intermetallic compounds.

- Phase diagrams.

- Ferrous alloys. The Fe-C phase diagram. Steels and cast irons.

- Non-ferrous alloys: Cu, Ti, Al.

- Mechanical properties. Stress-strain curves. Resilience, hardness, creep. Deformation mechanisms.

- The phase transformations in metallurgy. Thermodynamic and kinetic aspects. Formation of microstructures. Diffusion. Nucleation and growth. Precipitation.

- Oxidation and corrosion of metals.

MODULE POLYMERS - ZANETTI, SCALARONE

- Introduction to polymeric materials: historical, economic aspects.
Definition and classifications
- Microstructure of polymers: linear polymers, branched, crosslinked;
homopolymers and copolymers; sequence and geometric isomers,
stereoisomers; conformations of polymer chains
- Average molecular weights and molecular weight distributions
- Glassy state , glass transition temperature, descriptive models and
phenomenology
- Crystalline polymer phases, thermodynamics and kinetics of
crystallization, structural requirements
- Mechanical properties of polymeric materials, stress-strain curves,
viscoelastic behavior of polymers, creep and relaxation, hardness

- Synthesis of polymers. Step-growth and chain polymerizations.
Polymerization kinetics
- Polymerization processes: in bulk, in solution, interfacial, dispersion
- Production and processing of thermoplastics, thermosets and
elastomers

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali: 64 ore

 Teaching methods: lectures for 64 hours

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Modalità di verifica dell'apprendimento

La valutazione dell'apprendimento sarà fatta con un esame scritto. Il tema d'esame consta di sei domande aperte (3 sulla chimica dei metalli e 3 sulla chimica dei polimeri). Saranno valutati: capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza; capacità di ragionamento critico sullo studio realizzato; qualità dell’esposizione.
Il tempo a disposizione sarà di 2 ore.
Non è possibile superare l'esame se non si dimostra una conoscenza sufficiente sia della parte di Metalli sia della parte di Polimeri, quindi il voto complessivo sarà espresso in trentesimi e corrisponde alla media dei voti esperessi in trentesimi per le parti di metalli e di polimeri valutate separatamente. Voti inferiori a 18/30 corrispondono a non sufficiente. Nei giorni successivi all'esame ci sarà un incontro con gli studenti dedicato alla consegna degli scritti contenenti le correzioni ed i docenti saranno a disposizione per ogni spiegazione concernente la valutazione.

 

Written examination consisting of six open answers (3 concerning polymers and 3 metals). They will be evaluated considering: ability to discourse knowledge; Critical thinking skills on the study; Exposure quality. Given time: 2 hours.
It is not possible to pass the examination if there is not a sufficient knowledge of both Metals and Polymers parts, so the total vote will be expressed in a scale of 30 and corresponds to the average of the votes of the parts of metals and polymers evaluated separately, expressed in the same scale. Votes below 18/30 correspond to not sufficient. In the days following the exam there will be a meeting with the students devoted to the delivery of the writings containing the corrections and the teachers will be available for any explanation regarding the evaluation.

 

 

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Testi consigliati e bibliografia

I testi base consigliati per il corso sono:

W. F. Smith, J. Hashemi, Scienza e tecnologia dei materiali, McGraw-Hill, Milano, 2008.

W. D. Callister, Scienza ed Ingegneria dei Materiali, EdiSES, Napoli, 2002.

E. Pedemonte, Fondamenti di Struttura, proprietà e tecnologia dei polimeri, Edizioni Nuova Cultura, 2011 (link)

E. Princi, Sintesi di Polimeri, Edizioni Nuova Culturam, 2012 (link)

E’ fortemente consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: Copia diapositive presentate a lezione e appunti dei docenti

 

The recommended texts are:

W. F. Smith, J. Hashemi, Scienza e tecnologia dei materiali, McGraw-Hill, Milano, 2008.

W. D. Callister, Scienza ed Ingegneria dei Materiali, EdiSES, Napoli, 2002.

E. Pedemonte, Fondamenti di Struttura, proprietà e tecnologia dei polimeri, Edizioni Nuova Cultura, 2011 (Link)

E. Princi, Sintesi di Polimeri, Edizioni Nuova Culturam, 2012 (link)

It is strongly advised to use the following material for insights and additions: Copy slides presented in class and teachers' notes

 

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Ultimo aggiornamento: 22/02/2019 12:09
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