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CHIMICA DEI METALLI E DEI POLIMERI

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CHEMISTRY OF METALS AND POLYMERS

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Anno accademico 2016/2017

Codice dell'attività didattica
MFN1172
Docenti
Prof. Paola RIZZI (Titolare del corso)
Dott. Marco Zanetti (Titolare del corso)
Dott. Dominique Scalarone (Titolare del corso)
Corso di studi
Chimica e Tecnologie Chimiche
Anno
2° anno
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
CHIM/04 - chimica industriale
ING-IND/21 - metallurgia
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'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 insegnamento

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Obiettivi formativi

La finalità principale del corso 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.

Il corso 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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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali: 64 ore

 Teaching methods: lectures for 64 hours

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto. Il tema d'esame consta di sei domande aperte (3 di metalli e 3 di polimeri). Tempo a disposizione 2 ore

Written examination consisting of six open answers (3 concerning polymers and 3 metals). Given time: 2 hours

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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. Proprietà meccaniche. Curve sforzo-deformazione. Resilienza, durezza, creep, fatica. 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, SCALARONE

- 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
- Sintesi dei polimeri. Polimerizzazioni a stadi e a catena. Cinetiche di
polimerizzazione
- Processi di polimerizzazione: in massa, in soluzione, interfacciale, in
dispersione
- 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
- 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. Mechanical properties. Stress-strain curves. Resilience, hardness, creep, fatigue. 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
- Synthesis of polymers. Step-growth and chain polymerizations.
Polymerization kinetics
- Polymerization processes: in bulk, in solution, interfacial, dispersion
- 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
- Production and processing of thermoplastics, thermosets and
elastomers

Testi consigliati e bibliografia

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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.

G. Odian, Principles of  Polymerization – fourth edition, John Wiley & Sons, 2004

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

G. Odian, Principles of  Polymerization – fourth edition, John Wiley & Sons, 2004

E. Pedemonte, Fondamenti di Struttura, proprietà e tecnologia dei polimeri, Edizioni Nuova Cultura, 2011 (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: 03/04/2017 16:32
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