1.STRUTTURA DEI MATERIALI

1.1. I LEGAMI CHIMICI

1.1.3 Legame ionico: non direzionale

1.1.4 Legame covalente: legame direzionale

1.1.6 Legame metallico: non direzionale

1.2 STRUTTURE CRISTALLINE

1.2.1 Reticoli spaziali: Bravais: 1.ogni punto ha intorno uguale a ogni altro punto, 2. strutture geometriche che tassellano lo spazio.

Triclino, Monoclino, Ortorombico, Tetragonale, Trigonale, Esagonale, Cubico.

1.2.2 Notazioni cristallografiche: hx+ky+lz=1 h,k,l indici di Miller.

1.2.3 Impaccamento atomico e densit: FI = volume atomi cella/ volume cella

rho = n*M/(a^3*N)

1.2.4. Strutture cristalline nei metalli: nv = atomi/volume = atomi/(A*h) = ns/h

1.2.6. Strutture cristalline nei polimeri: isotattici, sindiotattici, atattici.

Micelle flangiate, Catena ripiegata, Pacchetti di lamelle.

1.3 DIFETTI DELLE STRUTTURE CRISTALLINE

1.3.1 Difetti puntiformi: -Vacanze -Interstiziali -Impurezze (interstiziali e sostituzionali).

1.3.2 Difetti lineari: -Dislocazione lineare (linea di dislocazione perpendic. a Burgers)

-Dislocazione elicoidale (linea di dislocazione parall a Burgers: pu cambiare piano di scorrimento)

Sorgente di Frank-Read

1.3.3 Difetti superficiali: -Bordi di grano (piccolo angolo-mosaico-, grande angolo)

-Difetto di impilaggio.

1.4 STATO AMORFO

1.4.1 Transizione vetrosa: viscosit 10^13 poise. Temperatura alla quale si ha il cambio di pendenza nel diagramma vol spec su temperatura.

1.4.2 Vetri inorganici: Zachariasen

-n di coordinazione catione NC lnD = lnD0 - Ed/R*(1/T)

3.2 TRASFORMAZIONI DI BASE

3.2.1 Cristallizzazione di un liquido: quando ho un DELTAGv di sottoraffreddamento

3.2.2 Nucleazione omogenea: DELTAGr = 4*PI*r^2*gamma + 4/3*PI*r^3*DELTAGv => r* = - 2gamma/DELTAGv

Diagramma T su N(numero di nuclei su unit di tempo) a forma di naso perch contributo nucleazione e diffusione.

3.2.3 Nucleazione eterogenea: DELTAGe = DELTAG*f(th) dove th:angolo di bagnabilit. f(th) < 1 se th taglio tau = F/A sin(alpha)cos(alpha), max per alpha=45

tau_cr:induce scorrimento cristallo. Andamento sinusoidale dello sforzo in funzione dello spostamento x: t=t_cr*sin(2*PI*x/d), con x piccoli approssimo seno e vale Hooke t=Gx/a

t_cr*(2*PI*x)/d = G*x/a => t_cr = G/2*PI.

4.1.3.2 Ruolo delle dislocazioni nella def plastica:

-monocristallo (3 zone)

-policristalli (andamento 'standard')

Incrudimento: deformazione plastica a freddo per aumentare lo sforzo di snervamento.

A T maggiore: ricristallizzazione.

4.1.3.3 Deformazione plastica nei solidi amorfi: tau=eta*(dv/dy)=eta*d/dy*(dx/dt)=eta*d/dt*(dx/dy)=eta*dgamma/dt.

La viscosit dipende dalla temperatura.

4.1.4 COMPORTAMENTO VISCOELASTICO

4.1.4.1 Modello di Maxwell: elemento elastico e viscoso in serie.

-Sforzo costante: gamma_tot = tau/G + (tau/eta)*t = tau(1/G + t/eta)

-sforzo istantaneo, deformazione tenuta costante: dgamma_e/dt = -dgamma_v/dt => 1/G*dtau/dt = - tau/eta => tau = tau0*e^(-G/eta)t, eta/G tempo di rilassamento.

4.1.4.2 Modello di Kelvin-Voigt: elemento elastico e viscoso in parallelo

sforzo ripartito, deformazione uguale per i due elementi => eta*dgamma/dt + Ggamma = tau => gamma = tau/G*[1-e^(-G/eta)*t]

4.1.4.3 Modello a 4 elementi: serie Maxwell e KV. Tau lo stesso sui due modelli

gamma_tot = tau/G1 + tau/eta1*t + tau/G2*[1-e^(-G2/eta2)*t]

4.1.5 RESISTENZA MECCANICA E FRATTURA DEI MATERIALI

4.1.5.1 Resistenza teorica di decoesione:

forza da vincere approssimabile con la funzione sig= sig_c*sin(2*PI*x/lambda). X piccoli approssimo seno e vale Hooke

sig = sig_c*2*PI*x/lambda = E*x/a0 => sig_c = E*lambda/(2*PI*a0)

Energia richiesta per la frattura W=int_0^(lambda/2)(sig*dx)=sig_c*lambda/PI => sig_c*lambda/PI = 2*gammas => lambda=2*PI*gammas/sig_c

=> sig_c = radq(E*gammas/a0)

4.1.5.2 Frattura fragile:

-Criterio di concentrazione dello sforzo: fessura ellittica all'interno di una lastra sig_max = sig(1+2*radq(c/rho)) dove c semilunghezza cricca e rho raggio di curvatura.

=> c>>rho, sig_max = 2*sig*radq(c/rho) => sig_max = 2*sig*radq(c/rho) = radq(E*gammas/a0) = sig_c

=> sig = radq(E*gammas/4c)

-Criterio energetico di Griffith:

Energia immagazzinata per unit di volume we=1/2*sig*eps=1/2*sig^2/E

Rilascio di energia: regione circolare intorno alla cricca: Energia totale rilasciata: We = 1/2 * PI*c^2*sig^2/E

Stime migliori We = PI*c^2*sig^2/E

Energia per generare superficie: Ws=4*c*gamma

Energia totale W=Ws - We = 4*c*gamma - PI*c^2*sig^2/E

Derivando => sig=radq(2*gammas*E/PI*c)

-Frattura fragile materiali che si deformano plasticamente: sig=radq(E(2*gamma+gammap)/PI*c)

-Meccanica frattura lineare elastica: G=-dWe/dc, R=dWs/dc

sig_xx = K*f(r)*f(th) => K = Y*sig*radq(PI*c) fattore di intensit dello sforzo

K1^2 = GE => K1c = radq(G_cE) = radq(RE) tenacit di frattura

-Instabilit delle cricca: se G>R e dG/dc>= dR/dc

-Statistica di Weibull: distribuzione di Weibull: f(x)=mx^(m-1)*e^(-x^m)

Probabilit di sopravvivenza S=int_(sig/sig0)^inf(f(sig/sig0)d(sig/sig0))= exp(-sig/sig0)^m

=> -lnln(1/S) = mln(sig0) - mln(sig)

N campioni, li riordino e calcolo S_j = 1- j-0,3/N+0,4

-Effetto volume sullo sforzo

Sopravvivenza di un campione con volume V0: S(V0)

Sopravvivenza di n campioni con volume V0: [S(V0)]^n => uguale alla probabilit di sopravvivenza di un campione con volume V = nV0 => S(V) = [S(V0)]^(V/V0)

Se voglio che S(V1) = S(V2) => sig1/sig2 = (v2/v1)^(1/m)

Tanto maggiore m, tanto minore l'effetto del volume sullo sforzo.

Per il vetro: sig1/sig2 = (A2/A1)^(1/m)

-Se ho popolazioni multiple di difetti, le probabilit di sopravvivenza si moltiplicano.

4.1.5.3 Frattura duttile: cono e coppa

4.1.5.4 Tenacit e modulo di resilienza:

Tenacit: energia assorbita dal materiale nel processo che porta alla frattura

Modulo di resilienza: energia assorbita durante la deformazione elastica

Resilienza: energia che si registra nella prova del pendolo di Charpy per frattura fragile

4.1.5.5 Durezza e microdurezza:

durezza HB Brinell: penetratore sferico

HRC Rockwell: penetratore conico

HV Vickers: penetratore piramidale a base quadra, usata anche per la prova di microdurezza.

4.2.2 Dilatazione termica: aumento ampiezza di oscillazione degli atomi intorno la posizione di equilibrio. Avviene grazie all'assimmetria del potenziale interatomico.

alpha_l = 1/l*(deltal/deltaT)|P

4.2.3 Conducibilit termica: Fourier Q=-lambda*dT/dx

lambda = lamda_e + lambda_f

lambda = 1/3*n*cv*v*l dove v velocit media elettroni e fononi, l cammino libero medio.

4.2.4 Tensioni di origine termica: eps = alpha*DELTAT eps_compressione = -eps

Se sforzo idrostatico eps_x=eps_y=eps_z=sig/E(1-2ni)

-triassiale: sig= -E*alpha*DELTAT/(1-2*ni)

-biassiale: sig= -E*alpha*DELTAT/(1-ni)

4.2.5 Shock termico: DELTAT causa gradienti termici all'interno del materiale che inducono gradienti di tensione per la mancata deformazione del materiale per il vincolo generato dallo stato adiacente.

-Serie di cicli risc/raffr fino a segni di cedimento

-Un unico ciclo e poi misura di resistenza del provino a rottura (diagramma resistenza residua - DELTAT)

Si usano figure di merito per la previsione della resistenza.

4.3 PROPRIETA' ELETTRICHE E DIELETTRICHE

4.3.1 Conducibilit elettronica

J = sig E; resistivit rho = 1/sig. Se T aumenta, rho aumenta.

4.3.2 Se la banda di energia proibita che separa la banda di valenza da quella di conduzione < 2eV, i solidi si comportano da semiconduttori.

-Semiconduttori intrinseci: portatori di corrente sono gli elettroni e le lacune

-Semiconduttori estrinseci: caratteristiche esaltate da presenza di impurezze. Se conducono gli elettroni: semiconduttore di tipo n. Se conducono le lacune: semiconduttore di tipo p.

4.3.3 Conducibilit ionica: migrazione di ioni sotto l'azione di un campo elettrico (fenomeno diffusivo)

4.3.4 Comportamento dielettrico: dielettrici i materiali che aumentano la capacit di un condensatore.

C0 = eps0*A/d

C = eps*A/d

Q/A = eps*V/d => D = eps E, dove eps=epsr*eps0 => D = eps0*E + P

Suscettivit dielettrica chi = epsr - 1

P = eps0*E*chi: polarizzazione

Meccanismi di polarizzazione:

-elettronico (deformazione nuvola elettronica rispetto al nucleo)

-ionico (spostamento relativo ioni di segno opposto)

-per orientazione (orientazione di dipoli permanenti in campo elettrico)

Corrente: I = I0cos(wt-delta), dove delta l'angolo di perdita, proporzionale al prodotto epsr*tan(delta), detto fattore di perdita.

Rigidit dielettrica: gradiente di tensione massimo che il dielettrico pu sopportare senza essere perforato.

4.4 PROPRIETA' MAGNETICHE

B = mu0*H nel vuoto, B = mu*H dove mu permeabilit magnetica del materiale.

mur = mu/mu0

B = mu0*H + mu0*M

chi = mur -1, sucettivit magnetica

Risposta al campo magnetico dovuta a momenti di dipolo magnetico che si allineano sotto l'influenza del campo.

Momenti magnetici associati a ciascun elettrone: moto orbitale e spin.

-Diamagnetismo: mur < 1, risposta del materiale tende a opporsi al campo esterno

-Paramagnetismo: momenti magnetici permanenti che si orientano nella direzione del campo magnetico. mur>1

-Ferromagnetismo: mur>>1: allineamento momenti permanenti anche in assenza di campo esterno. => ciclo di isteresi spiegato dai domini di Weiss.

4.5 PROPRIETA' OTTICHE

Radiazione in parte riflessa, in parte assorbita e in part trasmessa: I=Ir+Ia+It

Metalli grazie alla loro struttura a bande possono assorbire e riemettere radiazioni con continuit: riflettivit 90-95%.

Vetri: nella regione di lambda che va da UV a IR finestra di trasparenza, basso assorbimento.

4.5.1 Riflessione, rifrazione e indice di rifrazione.

Indice di rifrazione: rapporto velocit della luce nel vuoto e nel mezzo c/v:

n = radq(eps_r/(1+chi)) dove chi suscettivit magnetica, approssimata a n=radq(epsr)

Indice di rifrazione n=sin(thetai)/sin(thetar)

luce riflessa: R=(n-1/n+1)^2

4.5.2 Diffusione della luce: dipende

-dalla dimensione e dalla forma delle disomogeneit

-dalla differenza d'indice di rifrazione tra disomogeneit e matrice

-dal rapportro tra dimensione media della disomogeneit e lunghezza d'onda della radiazione.

L'intensit diminuisce: I=I0*e^(-S*x), x spessore S coefficiente di scattering. Perdita di trasmissione a causa della porosit.

Lucentezza: tanto maggiore quanto pi alta la percentuale di luce riflessa specularmente.

5. MATERIALI CERAMICI

5.2.2 Minerali argillosi e loro propriet:

Minerali argillosi: silicati con struttura a sviluppo planare => alluminosilicati idrati.

(Si2O5)_n^(2n-) struttura planare esagonale: tetraedri silicei che si legano per 3 vertici

AlO(OH)_2 distribuzione planare esagonale: ottaedri di allumina idrata

=> strutture legatre con ossigeni pontanti in:

-caolinite (2 strati O-T distanziati da 7Angstrom): Al2(Si2O5)(OH)_4 => 2SiO2.Al2O3.2H20

-montmorillonite (3 strati TOT distanziati da H20 per 15angstrom): Al2(Si2O5)_2(OH)_2.nH20

Propriet:

-finezza: lastre sottili che si spezzettano in cristalli di 1micron: sospensione in acqua, sinterizzazione

-plasticit: particelle di argilla carica negativa: orientano intorno a s molecole d'acqua. Poca acqua=> forte legame. Tanta acqua => particelle di argilla

scorrono l'una sull'altra (sospensione).

5.2.5 Preparazione dell'impasto e della sospensione: polveri unite a

-liquidi -coagulanti - leganti

5.2.6 Formatura:

-A secco: pressatura uniassiale (attento al ritorno elastico al momento dell'uscita dell'oggetto dallo stampo.

formazione di crepe. Occhio a P di spinta (usura)), pressatura isostatica, pressatura a caldo (per sfruttare la sinterizzazione)

-In pasta: estrusione (4-15Mpa), iniezione, pressatura.

-A colo: colata in gesso, colaggio in nastro (l'acqua evapora, lo strato si addensa e ottengo lastre sottili).

5.2.7 Essicazione: diagramma di Sherwood (velocit di essicazione e contrazione su tempo)

massa H20 evaporata su unit di tempo: Re=KE(pl-p0), KE dipende da flusso d'aria circostante, pl tensione di vapore liquido, p0 umidit.

velocit di apporto di liquido alla superficie: Ra prop Kp/eta, dove Kp permeabilit del solido, eta viscosit del liquido.

Zona A: transitorio, la velocit aumenta

Zona B: Re = Ra, contrazione. Si cerca il pi possibile che Re=Ra per non creare tensioni: per aumentare Ra diminuisco eta aumentando la temperatura,

ma per evitare che cresca anche Re aumentol'umidit p0. Poi regolo Re diminuendo l'umidit dell'ambiente.

Zona C: Re>Ra: occhio al rientro del menisco perch pu portare a rottura.

Zona D: fine essicazione.

Se ho argilla posso usare uno smagrante come il quarzo per assorbire meno acqua e contenere le variazioni di volume.

5.2.8 Cottura: obiettivi

-eliminare sostanze organiche

-rendere il prodotto stabile da un punto di vista chimico

-aumentare la resistenza meccanica del prodotto (SINTERIZZAZIONE)

Esempio: porcellana 50/25/25 (caolinite/quarzo/feldspato (abbassa la T alla quale si forma fase liquida), a 1300-1400C.

Analisi differenziale termica DTA (DELTAT su temperatura) e termogravimetrica TGA (variaz peso su temperatura) prendendo a riferimento Al2O3 allumina.

A 100C evaporazione H20, a 560 si libera H20 di cristallizzazione, a 1100 cristallizzazione mullite.

Se il pezzo non ha densit omogenea si contrae maggiormente nelle zone pi dense.

5.3 PRODOTTI CERAMICI TRADIZIONALI

5.3.1 Aspetti generali della fabbricazione:

-Plastificante (argilla): caratteristiche meccaniche legate all'acqua nell'impasto

-Smagranti (quarzo, chamotte): aumentano lo sforzo di snervamento, riducono il ritiro in fase di essicazione.

-Fondenti (feldspati): favoriscono la formazione di eutettici a < 1000C

5.3.2 Laterizi: Pasta porosa, estrusione. Cottura a 950-1000C. Cicli di 10h. No mullite. Prodotto molto poroso (buono per i mattoni: adesione malte).

Resistenza a compressione 15/35MPa

5.3.3 Piastrelle: Pressatura. Cottura a T=1000C per mat porosi, T=1200C per gres porcellanato. Cicli di 30-70 minuti.

Smalti su supporto crudo ed essiccato: monocottura (fluidificazione del vetro e distribuzione uniforme del liquido).

5.3.4 Sanitari: oggetti piccoli: miscele di argilla bianca, caolino, quarzo e feldspato.

oggetti grandi: gres porcellanato poroso (< ritiro in cottura). 1250-1280C. Colata in stampi di gesso.

5.3.5 Porcellane: Caolino quarzo feldspato 50/25/25. Cottura tra 1100C e 1450C. Microstruttura: cristalli di quarzo e mullite in una matrice vetrosa.

Resistenza a compressione: 450-550MPa.

5.4 CERAMICI REFRATTARI Tf>1500C

5.4.1 Caratteristiche dei refrattari e relative prove:

-Peso specifico (PS assoluto sulla polvere, PV apparente sul volume) e pososit (PA apparente: %volume pori aperti, PT totale: %volume pori aperti e chiusi

se diminuisce la posorit ho resistenza a corrosione, se aumenta ho isolamento termico.

-Resistenza meccanica a freddo e a caldo

-Refrattariet piroscopica: coni Seger / refrattariet a caldo: provino di 50mm sottoposto a compressione (importanti T inversione: il provino si contrae ma non si dilata

e T rammollimento: altezza provino diminuita di 0.3 mm rispetto all'altezza massima).

-Comportamento al creep

-Propriet termiche: dilatazione (si determina alpha, occhio a trasformazioni di fase) shock termico (cicli di riscaldamento e brusco raffreddamento).

-Resistenza alla corrosione: profondit attacco foro cieco contenente pastiglia di scoria.

5.4.8 Refrattari del sistema silice-allumina:

-Caolinite (silico-alluminosi): 20-45% peso allumina (acidi)

-Sillimanite (alluminosi) 45-80% peso allumina

-Bauxite (super alluminosi) >80% peso allumina Al203.

Diminuisce la fase liquida sopra i 1590C all'aumentare di Al203.

45% massimo contenuto di Al2O3 nelle argille caolinitiche.

5.4.9 Refrattari magnesiaci (basici): MgO fonde a 2800C. Lo ottengo da magnesite e da acqua marina. Elevata refrattariet sotto carico Tr>1700C. Scarsa resistenza agli sbalzi termici.

5.4.10 Refrattari elettrofusi: privi di porosit aperta. Refrattari mullitici, a base di Al2O3, di MgO e refrattari AZS.

AZS: allumina, ossido di zirconio ZrO2 e silice (si inserisce anche Na2O per favorire fase vetrosa). Elevata resistenza chimica.

5.5 MATERIALI CERAMICI AVANZATI STRUTTURALI

5.5.2 Meccanismi di tenacizzazione dei materiali ceramici

a) Interazioni della cricca con ostacoli posti sul suo cammino

a1) Deflessione della cricca: intensit sforzo effettivo Kp = Ka (cos(th/2))^3 dove Ka intensit sforzo applicato, th angolo di deflessione medio: grani, particelle disperse nel materiale.

a2) Incurvamento della cricca: particelle che agiscono da ostacolo alla propagazione del fronte di cricca: questa si incurva, aumenta energia per formare superficie => aumenta K1c.

b) Riduzione del campo di tensione all'apice della cricca.

b1) Tenacizzazione per trasformazione. ZrO2 tetragonale metastabile => (energia di attivazione grazi e a tensioni all'apice della cricca) ZrO2 monoclina stabile

Aumenta il volume: si chiude la cricca

b2) Tenacizzazione per microcriccatura: schermatura del campo di sforzo perch aumenta il volume e diminuisce il modulo E (quest'ultimo si compensa con la diminuzione di tenacit a causa delle microcricche).

c) Ostacolo all'apertura della cricca

c1) introduzione di fibre

c2) introduzione di particelle duttili (metalliche)

c3) tenacizzazione per frizione ( grani grandi e allungati fanno attrito quando si staccano).

5.5.3 Allumina (Al2O3): ottimo isolante elettrico fino al 1000C. Non il pi buon o isolante termico. Finezza 2-5micron. Addittivi: paraffina, alcool polivinilico.

Granulazione per spray drying.

Cottura a 1400-1450C => 88% Al2O3

T>1750C => 99,7% Al203. Cicli di 36 ore.

Tenacizzazione con ZrO2. E = 220GPa-350GPa. sigmaflessione: 300Mpa-350MPa.

5.5.4 Carburo di silicio (Sic): Buona conduttivit elettrica e termica. Duro (9-10 Mohs): abrasivo. usato nelle turbine a gas ad alta T perch a T elevata la reazione con l'ossigeno

porta a formare silice vetrosa che fa barriera con ulteriore penetrazione di ossigeno.

Reazione tra sabbia silicea e coke in forno a resistenza elettrica 2700C, o cristallizzazione ad alta T(1650C) da fuso. Si(l)+C(s) => SiC(s)

No sinterizzazione perch bassi D (coeff di diffusione) per C e Si.

Prodotti ad alta densit attraverso:

-Sinterizzazione reattiva: SiC mescolato carbone e plasticizzante: sig_flessione = 400-600Mpa a 25C, 250MPa a 1400c

-Pressatura a caldo: sinterizzazione a T>2000C, P circa=2GPa: costoso. sig_flessione = 700-900MPa da 25 a 1400C

-Sinterizzazione senza pressione: 1900-2000C per pochi minuti: 95% densit. sig_flessione = 400-500 MPa da 25 a 1600C, K1c: 3MPa*m^(1/2)

5.5.5 Nitruro di Silicio (Si3N4): Elevata resistenza meccanica e al creep ad alta T. Notevole resistenza allo shock termico. Usato nelle turbine a gas ad alta T.

Reazione silicio con azoto a T>1200C

-Sinterizzazione diretta: sig_fless 250-300MPa fino a 1400C

-Pressatura a caldo: sig_fless 800-1000MPa a freddo, 400MPa a 1400C. K1c = 6MPa*m(1/2).

5.5.6 Sialon

6. VETRI

6.2 PRODUZIONE DEL VETRO

-cavo (bottiglie) => processo soffio-soffio

-piano (vetrate) => processo "float", stagno fuso

-tecnico (fibre, vetri per ottica)

1)Scelta materie prime

2)Preparazione miscela

3)Fusione: la silice non fonde, ma fa una soluzione con il resto del liquido.

4)Omogeneizzazione e affinaggio: eliminazione bolle

5)Condizionamento: aggiustamento T e eta

6)Formatura eta=10^4-10^7.6 poise

7)Ricottura eta=10^13.4 poise

6.2.1 Materie prime:

-vetrificante: silice

-fondente: soda o potassa

-stabilizzante: aumenta la stabilit e aumenta la resistenza chimica e fisica

Vetro comune: sodico-calcico: 71-73% SiO2, 12-14% Na2O, 10-12% CaO

6.2.7 Forni per vetro:

-Forno a crogiolo

-Forno a bacino: rigeneratore, bacino di fusione omogeneizzazione affinaggio (formato da refrattari AZS), zona di condizionamento.

6.4 ACCRESCIMENTO SUBCRITICO DI CRICCA

Diagramma ln(v) velocit di accrescimento e ln(K1) intensit di sforzo definito da K1 = sig*radq(PI*c), diviso in tre zone:

I. al di sopra di lnK1, valore di soglia, la velocit di afflusso di H20 maggiore della velocit di espansione della cricca. v= A(K1/K1c)^n, (n dipende dal materiale, >15 per i ceramici).

II. v H20 = v cricca: l'apporto di H20 che regola il fenomeno: velocit costante

III. in prossimit di ln(K1c) la velocit aumenta

E' dovuto all'aggressione di specie aggressive, la pi importante H20 che spezza i legami Si-O-Si per formare Si-OH. All'aumentare dell'umidit le curve si alzano.

6.5 TEMPRA DEL VETRO

Metto il vetro in uno stato pre-tensionato, con la superficie in compressione per contrastare un eventuale sforzo di trazione.

6.5.1 Tempra termica: mi porto a T>Tg e raffreddo velocemente il manufatto: non ho shock termico perch ho regime viscoelastico.

I: superficie irrigidita, l'interno si adatta in modo viscoelastico senza tensioni

II: l'interno si irrigidisce e mette in compressione la superficie: questa pone in trazione l'interno.

Avr 1/5 dello spessore in compressione, 3/5 in trazione, 1/5 ancora in compressione.

No spessori troppo piccoli, no vetri con bassi coefficienti di dilatazione termica.

La liberazione di energia elastica in caso di frattura porta a creazione di superficie: produzione di moltissimi piccoli frammenti poligonali: vetro di sicurezza.

6.5.2 Tempra chimica: a T tempi lunghi

Ottengo elevata resistenza, fino a 700MPa, anche per lastre molto piccole.

7. MATERIALI POLIMERICI

7.1.1. Poliaddizione (polimerizzazione a catena)

Inizio: apertura del doppio legame di un monomero con un radicale libero

Propagazione: a questa molecola altre si aggiungono con un meccanismo a catena

Terminazione: macromolecola attiva incontra una molecola attiva.

7.1.2 Policondensazione (polimerizzazione a stadio).

Peso molecolare polimero non multiplo di quello dei monomeri perch spesso elimino acqua.

1stadio: scompaiono i monomeri: specie reattive di maggior peso molecolare. PE, PP, PVC, PTFE

2stadui; queste specie reagiscono formando specie con maggior peso molecolare. e liberando una molecola di sottoprodotto. Nylon, Policarbonato, Resine epossidiche.

7.2 TECNOLOGIE DI PRODUZIONE DEI POLIMERI

Sono formati da:

-polimero

-cariche (migliorano propriet meccaniche)

-plasticizzanti (abbassano la Tg)

-stabilizzanti (aumenta la resistenza al deterioramento fisico-chimico)

-coloranti

-ritardanti di fiamma

Processi primari

-Continui: estrusione, filatura, calandratura

-Discontinui: stampaggio a iniezione e a compressione

Processi secondari

-Termoformatura

-Blow molding: bottiglie in PET, polietilene tereftalato.

7.3 PROPRIETA' MECCANICHE DEI POLIMERI

Analizzabili mediante il modello a quattro elementi

7.3.1 Deformazione elastica: sollecitazione legami forti e Van der Waals (TTg): molecole molto aggrovigliate tendono ad aggrovigliarsi. Si scaldano quando si allungano.

7.3.3 Deformazione plastica nelle regioni amorfe: spostamento relativo di macromolecole: reptazione. No legami forti tra le molecole.

7.3.4 Deformazione plastica nelle regioni cristalline: scorrimento di lamelle, rottura di cristalli e rigenerazione con configurazione orientata lungo lo sforzo.

7.3.5 Effetto del peso molecolare: all'aumentare del PM aumenta il numero delle interazioni. Diagrammi T-PM con zone di solido vetroso, solido gommoso, liquido gommoso, liquido viscoso,

oppure solido semicristallino, solido cuoioso, solido gommoso, liquido gommoso, liquido viscoso.

7.3.6 Curve sforzo deformazione: E dipende dalla temperatura. Collo di strizione si propaga a tutto il provino per allineamento delle macromolecole

Le curve sig-eps dipendono dalla velocit di deformazione: definisco sig/eps(t) modulo viscoelastico.

7.3.7 Effetto della temperatura su modulo viscoelastico:

diagramma log modulo viscoelastico - temperatura

Polimero amorfo e semicristallino fondono diventano liquidi ad alta temperatura. amorfo: plateau vetroso, poi il modulo viscoelastico cala a Tg per poi avere un plateau gommoso.

semicristallino: cala il modulo viscoelastico inmodo raduale fino a quando il polimero diventa fluido viscoso.

Polimero reticolato: non diventa liquido. Plateau vetroso prima di Tg, poi maggiore libert di movimento delle catene e calo del modulo, che romane comunque alto.

All'aumentare del peso molecolare aumentano i punti di collegamento tra le macromolecole fino a che il polimero pu definirsi reticolato.

All'aumentare del grado di reticolazione il modulo aumenta e diventa sempre meno evidente l'effetto della transizione vetrosa.

7.3.8 Creep, anche a bassa temperatura

-T bassa: viscosit molto alta: solo l'elemento elastico in serie risponde alla sollecitazione.

-T aumenta: accanto a elemento elastico, deformazione viscosa e deformazione ritardata dagli elementi in parallelo

-T alta: non si deformano in modo apprezzabile gli elementi elastici.

Per ridurre il fenomeno:

-reticolazione

-aumento forza dei legemi

-gruppi laterali ingombranti.