Lezione 18 Flashcards
Parla del Titanio, quali sono le sue caratteristiche?
Il Titanio è un metallo dalle elevate proprietà specifiche, ovvero in relazione alla densità. Il titanio ha:
Una bassa densità, 4.5 g/cm3
Un elevato Modulo di Young,115GPa
Alta Temperatura di fusione, 1668°C
Elevata Resistenza a Creep, 0.6Tf
Elevata Resistenza a Fatica specifica
Eccellente Resistenza a Corrosione, forma un film protettivo migliore di quello del cromo.
Ci si possono fare delle leghe alto resistenziali con carichi di rottura oltre 1200MPa.
Il costo è elevato, costa 6 volte più degli inox.
Parla della mircostruttura del Titanio.
Esistono due fasi del titanio, la fase alfa e la fase beta.
La fase alfa presenta una struttura EC, è presente all’equilibrio fino a 883°C
La fase beta presenta una struttura CCC, è presente all’equilibrio oltre i 883°C
Occorre notare che il rapporto c/a dell’EC del titanio è minore dei valori tipici, questo allevia alcune criticita del reticolo EC, ad esempio permette una maggiore deformazione plastica, facilitando lo scorrimento tra piani.
Vari elementi di lega stabilizzano la fase alfa, come l’Alluminio, mentre altri stabilizzano la fase beta, come il Molibdeno ed il Vanadio, parlando di stabilizzazione della fase beta si parla spesso di Molibdeno Equivalente.
La classificazione del Titanio avviene proprio attraverso la sua microstruttura.
Esistono le:
Leghe alfa: hanno il minor Molibdeno equivalente, sono completamente fase alfa.
Leghe quasi alfa, sono per la maggioranza alfa, però hanno delle piccole percentuali di beta che conferiscono delle proprietà meccaniche.
Leghe alfa+beta, sono circa metà alfa e metà beta.
Leghe quasi beta, come le quasi alfa, però per beta.
Leghe beta metastabili, possono essere beta o beta+alfa in base alla temperatura
Leghe beta stabili: sono sempre beta.
Quali sono le caratteristiche della Fase Alfa del Titanio?
La Fase alfa presenta una struttura EC, è duttile, tenace e facilmente saldabile. Ha un’ottima resistenza a corrosione.
Si può aggiungere una piccola percentuale di fase beta per incrementarne notevolmente le proprietà meccaniche
Quali sono le caratteristiche della Fase Beta del Titanio?
Presenta una struttura CCC, è molto meno impiegata rispetto alla Fase Alfa, possono raggiungere, con i giusti trattamenti, carichi di rottura anche di 1200MPa, però sono praticamente non saldabili, solitamente le leghe beta sono brevettate.
Quali sono le caratteristiche delle leghe di Titanio alfa + beta?
La Fase Alfa + Beta del titanio presenta una struttura EC con basso rapporto c/a ed un CCC.
Il basso rapporto c/a rende più facile la deformazione plastica, quindi ne aumenta la lavorabilità a freddo.
Il Titanio in fase Alfa + beta può essere temprato e formare strutture simili alla martensite.
Il Titanio è eccellente contro la corrosione perchè reagisce con l’ossigeno per formare un film di passività anche più del cromo, però a temperature di 300°C, comincia a reagire troppo velocemente con l’ossigeno, infragilendosi.
La lega più diffusa di Titanio è la Ti-6Al-4V che è un eccellente compromesso tra duttilità, resistenza, resistenza a fatica e a corrosione, rappresenta il 50% della produzione di titanio.
Parla del Magnesio e delle sue leghe, che caratteristiche e che impieghi hanno?
Il Magnesio e le sue leghe vengono utilizzati quando l’elemento di interesse principale è la leggerezza, infatti il Magnesio ha una densità anche minore di quella dell’alluminio.
Ha una densità di 1.74 g/cm3, ha caratteristiche meccaniche, a corrosione, fatica e creep mediocri, ha una struttura EC, quindi poco deformabile plasticamente.
Costa più dell’alluminio però ha un’ottima lavorabilità ed eccellente colabilità.
La sua classificazione segue una sigla che comprende Gli elementi di lega rappresentati da una lettera, la percentuale arrotondata all’intero e poi una lettera che ne indica il lavoramento, ad esempio AZ 92 A.
Parla delle Superleghe, cosa sono, che caratteristiche e che impieghi hanno?
Le Superleghe sono delle leghe a base Nichel o Cobalto, esistono anche delle leghe con eccellenti proprietà con base Ferro, però non vengono chiamate superleghe.
Le Superleghe hanno eccellenti Resistenze a Creep e Corrosione, vengono utilizzate per le turbine e per gli impianti chimici.
Solitamente le leghe che operano sotto i 450°C sono specializzate nella Resistenza a Corrosione, mentre quelle che operano sopra i 450°C sono specializzate nella Resistenza a Creep.
Il principale metodo di indurimento è la soluzione solida e la formazione di precipitati coerenti con la matrice, gli elementi più efficaci nell’indurimento per precipitato sono Titanio, Niobio ed Alluminio, che formano molecole del tipo A3B.
Che cosa sono i Polimeri?
I Polimeri sono dei materiali organici, composti da lunghe catene di carbonio e idrogeno, contengono anche atomi come Fluoro, Ossigeno, Azoto.
Le catene sono formate da tante unità ripetenti dette MER.
I Polimeri sono molto economici, leggeri, hanno buona Resistenza Meccanica e basso punto di fusione, si adattano a moltissimi impieghi quotidiani.
Si dividono in tre tipi: termoplastici, termoindurenti ed elastomeri.
Le forze intermolecolari in gioco sono i legami covalenti, che collegano gli atomi di carbonio, ed i legami secondari come le forze di Van Der Waals.
Come si producono i Polimeri?
Ci sono due metodi di Polimerizzazione, quella additiva e quella per condensazione.
Nella Polimerizzazione Additiva si parte da un doppio legame covalente tra due atomi di carbonio, a questo punto su usa un Reagente che si attacca al carbonio, rendendo il legame carbonio-carbonio singolo, in questa maniera un’altra catena si può aggiungere all’altra estermità del carbonio. Ad esempio nel Polietilene PE (H-C-H), dove il reagente è l’acqua ossigenata.
Nella Polimerizzazione per Condensazione si prendono due molecole attraverso dei gruppi funzionali che presentano alle estermità, che reagiscono unendo le due molecole, questa reazione solitamente produce dei sottoprodotti, che vogliamo rimuovere se vogliamo avere una velocità di polimerizzazione maggiore.
Che strutture microscopiche possono assumere i polimeri?
Lineari, Ramificate, Reticolate, a Network.
Cosa è l’isomeria nei polimeri? in che modo influenza le proprietà meccaniche?
L’isomeria riguarda molecole che hanno gli stessi elementi componenti, ma che hanno disposizione diversa all’interno della molecola, esistono tre tipi di isomerie, di Posizione, di Struttura e Steriche.
Le isomerie di posizione riguardano la posizione di elementi lungo la catena, ad esempio può esserci un pattern testa-testa come testa-coda.
Le isomerie di struttura entrano in gioco quando è presente un legame covalente doppio tra due atomi di carbonio, allora si aggiunge il prefisso CIS- se sono dallo stesso lato, TRANS- se sono da lati opposti.
Le Isomerie Steriche riguardano la periodicità dei mer, possono essere regolari, alternati o casuali
Più i polimeri sono irregolari, e più sarà difficile per loro formare strutture cristalline o semi-cristalline. Quindi saranno più amorfi.
Elenca dei Polimeri termoplastici
Polietilene (PE)
Polipropilene (PP)
Politetrafluoruretilene (PTFE, Teflon)
Polietilentereftalato (PET)
Polivinilcloruro (PVC)
PE-HD, PE-LD (High/Low Density)
Parla dei Polimeri termoplastici.
Possono essere amorfi o semicrsitallini, si formano ad alte temperature sotto viscosità.
Presentano una temperatura di fusione ed una di transizione vetrosa.
La Tg (T_glass) è più alta per i termoindurenti con pesi molecolari alti, questo perchè catene lunghe sono rigide e poco flessibili, quindi più vetrose.
Quando un termoindurente passa da liquido/viscoso a solido, può diventare cristallino oppure amorfo, con una situazione simile alle curve di bain dell’acciaio, raffreddandolo velocemente avremo una maggiore composizione amorfa vetrosa, questo perchè le catene non avranno il tempo di ordinarsi in semi-cristalli.
In che modo la temperatura influenza le proprietà meccaniche dei materiali polimerici termoplastici?
I Materiali termoplastici fondono a basse temperature, inoltre risentono del freddo perchè attraversano la tempertura di transizione vetrosa.
A temperature basse si hanno comportamenti rigidi ed elastici, a temperature alte si hanno comportamenti più duttili e viscosi.
Il modulo elastico ad esempio varia molto in funzione della temperatura.
A temperature fredde le catene polimeriche sono congelate, bloccate, partecipano alla deformazione elastica sia i legami primari covalenti che quelli secondari di Van der Waals, superando la transizione vetrosa i legami secondari si rompono gradualmente, diminuendo gradualmente modulo elastico.
Riscaldando ancora il materiale diventa gommoso, perchè la temperatura aumenta la mobilità delle catene, infine il materiale diventa viscoso, liquido, il polimero comincia a scorrere.
