Lezione : Proprietà meccaniche. Deformazione Elastica 2.

Presentazione sul tema: "Lezione : Proprietà meccaniche. Deformazione Elastica 2."— Transcript della presentazione:

1 Lezione : Proprietà meccaniche

2 Deformazione Elastica 2

3 Deformazione PLASTICA 3

4 Sforzi Nominali 4

5 Stati tensionali più comuni 5

6 6

7 7

8 Deformazione 8 Modulo di shear o di elasticità tangenziale Modulo di Poisson Modulo di Young o di elasticità

9 Prove a trazione 9

10 Caratteristiche meccaniche 10 E è il modulo di elasticità longitudinale o modulo di Young e ν è il coefficiente di Poisson o di contrazione laterale, variabili da materiale a materiale. Tale legame fra sforzi e deformazioni fu merito delle osservazioni di Robert Hooke

11 Moduli di Young 11

12 Moduli di Young e Poisson per metalli 12

13 Modulo di Young per metalli: effetto della TEMPERATURA 13

14 Deformazione Plastica 14 a temperature basse, cioè T < Tfus/3

15 Carico di snervamento 15

16 Carichi di snervamento 16

17 Resistenza a trazione 17

18 Resistenza a trazione confronti 18

19 Duttilità e Malleabilità 19

20 Effetto della temperatura 20 PMMA

21 Recupero elastico 21

22 Resilienza 22

23 Prova di resilenza 23

24 Resilienza: Effetto della temperatura 24

25 Sforzo e Deformazioni Reali 25 Sforzo reale Deformazione reale Se

26 Durezza 26

27 Durezza Metodi di Misura 27

28 Durezza Metodi di Misura 28

29 Confronto di diverse scale di durezza e materiali 29

30 Correlazione tra durezza e resistenza a trazione 30

31 Meccanismi di deformazione 31

32 Movimento delle dislocazioni 32

33 Confronto tra diversi classi di materiali 33 Metalli: -Legami adirezionali -Piani ad alto impacchettamento Nuvola elettronicaIoni + + + + +++++++ + +++++ +++++ + + Ceramici covalenti (Si, diamante): Movimenti difficili. -Legami direzionali Ceramici Ionici(NaCl): Moti difficili. -Necessità di lacune ioniche. ++++ +++ ++++ --- ---- ---

34 Confronto dei movimenti delle dislocazioni 34 Dislocazioni a spigolo Dislocazione a vite

35 Piani di massimo impacchetamento 35

36 Sistemi di scorrimento 36

37 Sforzo di taglio risolto sul piano di scorrimento 37 Sforzo di snervamento Per un cristallo singolo Macroscopicamente

38 Materiali policristallini I bordi di grano bloccano il moto delle dislocazioni -> aumento proprietà I piani di scorrimento variano da cristallo a cristallo.  R varia da cristallo a cristallo. Il cristallo con  R più grande sarà il primo a dare luogo allo snervamento. I cristalli orientati sfavorevolmente si snerveranno per valori di carico maggiore. 38  300  m

39 Geminazione La geminazione è un particolare meccanismo di deformazione attivo per i metalli. Una parte del reticolo è deformato in modo tale da formare un immagine speculare del reticolo deformato ad esso congiunto. Il piano cristallografico di simmetria tra la parte indeformata e quella deformata del reticolo metallico è chiamato piano di geminazione. 39

40 Strategie per il controllo delle proprietà meccaniche: effetto della dimensione dei grani I bordi di grano sono ostacoli allo scorrimento delle dislocazioni; La “forza” di queste barriere è maggiore al crescere dell’angolo di disallineamento; Le barriere crescono al diminuire della dimensione dei grani 40 Equazione di Hall-Petch

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42 Strategie per il controllo delle proprietà meccaniche: Rinforzo mediante soluzione 42

43 Strategie per il controllo delle proprietà meccaniche: Rinforzo mediante soluzione 43

44 Strategie per il controllo delle proprietà meccaniche: Rinforzo mediante soluzione 44 Piccole impurezze sostituzionali L’ impurezza genera degli stress locali in A e B che si oppongono al moto della dislocazione A B Grandi impurezze sostituzionali L’ impurezza genera degli stress locali in C e D che si oppongono al moto della dislocazione C D

45 Strategie per il controllo delle proprietà meccaniche: Rinforzo mediante soluzione 45

46 Strategie per il controllo delle proprietà meccaniche: Rinforzo mediante soluzione 46 Tensile strength (MPa) wt.% Ni, (Concentration C) 200 300 400 01020304050 Yield strength (MPa) wt.%Ni, (Concentration C) 60 120 180 01020304050 La miscelazione incrementa  y e TS

47 Rinforzo mediante precipitazione 47 Vista laterale precipitato Piano di scorrimento che ha avuto scorrimento Piano di scorrimento che non ha avuto scorrimento S Ex: Ceramici nei metalli (SiC in Ferro o Alluminio)

48 Rinforzo mediante incrudimento 48

49 Rinforzo mediante incrudimento 49

50 Effetto della temperatura dopo l’incrudimento 50 1 ora di trattamento a T anneal... decremento TS e incremento %EL. Gli effetti dell’incrudimento possono essere annullati TS(MPa) duttilità (%EL) TS duttilità Recupero Ricristallizzazione Crescita dei grani 600 300 400 500 60 50 40 30 20 Temperatura Annealing (ºC) 200100300400500600700

51 Recupero 51 Scenario 1 Scenario 2 4. Dislocazioni opposte Si incontrano e annullano Dislocazioni annilate E formano Un piano atomico perfetto extra piano atomi diffondono Verso le regioni In tensione 2. Gli atomi grigi Diffondono attraverso le vacanze RR 1. Disclocazione bloccata; Non può muoversi 3.Le dislocazioni “Climbed” Si muovo su nuovi piani di scorrimento

52 Ricristallizzazione 52 33% cold worked brass New crystals nucleate after 3 sec. at 580  C. 0.6 mm

53 Ricristallizzazione 53 After 4 seconds After 8 seconds 0.6 mm

54 Crescita dei grani After 8 s, 580ºC After 15 min, 580ºC 0.6 mm 54 Relazione empirica: tempo coefficiente dipendente dal materiale e dalla T. Diametro medio Al tempo t. ~ 2 Ostwald Ripening

55 T R temperatura di ricristallizzazione T m => T R  0.3-0.6 T m Poiché il fenomeno è controllato dalla diffuzione TR=f(t). Per tempi di annealing più brevi T R più alta Per i metalli puri la T R è più bassa perché le dislocazioni si muovono più semplicemente 55 TRTR º º