Università degli Studi di Cagliari - Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio AA 2009 / 2010

Scienza e Tecnologia dei Materiali - Esercizio 5.1 Prof. Dr. Bernhard Elsener, Università di Cagliari

________________________________________________________________ Utilizzando i dati nella tabella prevedere il grado relativo di solubilità atomica allo stato solido nel rame dei seguenti elementi: a) zinco, b) piombo, c) silicio, d) nichel, e) alluminio, f) berillio. Usare la scala molto alta 70 - 100%; alta 30 - 70 %, media 10- 30%, bassa 1 -10 %, molto bassa < 1% Elemento Raggio

atomico nm Struttura

cristallografica Elettronegatività Valenza

Rame Cu 0.128 CFC 1.8 +2 Zinco Zn 0.133 EC 1.7 +2 Piombo Pb 0.175 CFC 1.6 +2, +4 Silicio Si 0.117 Cubico 1.8 +4 Nichel Ni 0.125 CFC 1.8 +2 Alluminio Al 0.143 CFC 1.5 +3 Berillio Be 0.114 EC 1.5 +2

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Corso di Laurea in Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio AA 2009 / 2010

Scienza e Tecnologia dei Materiali - Esercizio 5.2 Prof. Dr. Bernhard Elsener, Università di Cagliari

________________________________________________________________ a) Calcolare la tensione tangenziale risolta nel sistema di scorrimento (111) [101]

quando una tensione nominale di 70 MPa è applicato nella direzione [001] di un monocristallo CFC.

b) In un monocristallo con un sistema di scorrimento con angolo λ = 70° e φ = 30°

lo scorrimento delle dislocazioni inizia ad un valore di tensione normale di 35 MPa. Calcolare la tensione tangenziale risolta critica.

Indicare di quale struttura cristallografica si tratta. Quali monocristalli anno questa struttura ? c) La tensione tangenziale risolta critica dei sistemi cristallografici è stato dato in

una figura durante la lezione. Come si spiega - che materiali EC nonostante il τ basso dimostrano un comportamento fragile ? - che dall'altra parte i materiali CCC nonostante un numero elevato di sistemi di scorrimento (48) dimostrano un τ molto elevato ?

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Corso di Laurea in Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio AA 2009/2010

Scienza e Tecnologia dei Materiali - Esercizio 5.3 Prof. Dr. Bernhard Elsener, Università di Cagliari

________________________________________________________________ Sono riportati in figura le curve tensione - allungamento di un acciaio con 0.2% di carbonio e di un acciaio inossidabile (Fe 18 Cr 8 Ni) con struttura CFC.

a) Disegnare nella figura le curve di trazione dei due materiali dopo lavorazione a

freddo di 30 % ed indicare perché le proprietà dei materiali si cambiano in tale maniera.

b) Disegnare schematicamente l'andamento dell' energia di frattura (ottenuta dalla

prova d'urto) verso la temperatura di prova (intervallo -200 a 200 C) c) Spiegare l'effetto della lavorazione a freddo sull' energia di frattura.

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Corso di Laurea in Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio AA 2009/ 2010

Scienza e Tecnologia dei Materiali - Esercizio 5.4 Prof. Dr. Bernhard Elsener, Università di Cagliari

________________________________________________________________ Lavorazione a freddo e allegare con atomi estranei (es. Zn) sono due metodi per rafforzare le proprietà meccaniche del rame (vedi figura). Lavorazione a freddo allegare con zinco

a) Quale dei due metodi è più efficace per aumentare il carico di snervamento ? b) Per aumentare il carico di snervamento del rame da 70 a 100 MPa, quanto

deformazione plastica o quanto zinco occorre ? c) Quale metodo sarebbe meglio per cavi di alta tensione che conducono elettricità

?