Materiali Metallici [PDF]

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I Materiali metallici di uso aerospaziale: Struttura, Nomenclatura ed Utilizzo Tecnologie della Produzione Aeronautica Prof. Livan Fratini I materiali ingegneristici di uso aerospaziale: Struttura, Nomenclatura ed Utilizzo

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INTRODUZIONE  Perché le leghe Fe – C?  Fibre di carbonio: duplice proprietà di elevata resistenza e notevole leggerezza (problema economico!!)

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INTRODUZIONE  Perché le leghe Fe – C?  Materiali polimerici: leggerezza, inerzia chimica e facilità di lavorazione  Svantaggi: basse proprietà meccaniche tranne casi particolari: quali polimeri cristallini e polimeri rinforzati con fibre di vetro o carbonio che, tuttavia, presentano dei costi di produzione elevati  Inoltre, un limite per il loro impiego è costituito dalla temperatura di esercizio che non può superare di solito i 100 – 200 C

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INTRODUZIONE  Un buon compromesso tra le diverse proprietà come leggerezza, buone caratteristiche meccaniche e resistenza alla temperatura si ottiene utilizzando particolari leghe non ferrose quali leghe di titanio o leghe di alluminio  Leghe di titanio: elevate caratteristiche meccaniche in termini di resistenza ed elasticità, oltre ad una buona leggerezza e duttilità. (Svantaggio: reattività chimica con altri materiali ad alte temperature)

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INTRODUZIONE  Leghe di alluminio: bassa densità, resistenza alla corrosione ed elevata duttilità, oltre che migliori caratteristiche meccaniche a seguito di trattamenti termici (Svantaggi: basso punto di fusione, non elevate proprietà meccaniche se paragonabili con quelle delle leghe ferrose o di altri materiali speciali che ne limitano l’impiego

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INTRODUZIONE  Le leghe ferrose e l’acciaio in particolare restano protagonisti di tutta l’industria manifatturiera rispetto ad ogni altro tipo di materiale  perfetto connubio tra le elevate proprietà meccaniche e facilità ed economicità di fabbricazione  possibilità graduare le caratteristiche meccaniche opportuni trattamenti termici e termochimici

con

 migliorare le caratteristiche fisiche e chimiche tramite l’aggiunta in lega di altri elementi chimici  Risultato: l’acciaio è un materiale a basso costo rispetto ad altri materiali caratterizzati da medesime prestazioni Tecnologie e Sistemi di Lavorazione I materiali ingegneristici di uso aerospaziale: Struttura, Nomenclatura ed Utilizzo

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INTRODUZIONE

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GLI ACCIAI Livello Macrostrutturale

Livello Atomico o Molecolare

Livello Microstrutturale

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GLI ACCIAI  La dimensione dei grani, il loro orientamento e quindi la struttura di separazione fra grani contigui determinano alcune proprietà meccaniche del materiale  Per una Temperatura pari a quella ambiente si ha che i bordi del grano sono più resistenti del cuore del grano stesso; pertanto sotto carichi elevati il materiale tende a fratturarsi attraverso i grani e non lungo i bordi (frattura TRANSCRISTALLINA)  Per Temperature elevate risulta che il bordo del grano è più debole del cuore, per cui la frattura si propaga lungo le superfici di separazione dei grani (frattura INTERSCRISTALLINA)

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TRASFORMAZIONI ALLOTROPICHE DEL FERRO

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DIAGRAMMA Fe-C

EUTETTICO EUTETTOIDE Acciaio Extradolce %C