Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Marcello CABIBBO
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA (Curriculum: SISTEMI PRODUTTIVI E TECNOLOGIE INNOVATIVE) Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING (Curriculum: SISTEMI PRODUTTIVI E TECNOLOGIE INNOVATIVE)
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Primo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2021-2022
Anno regolamentoAnno regolamento: 2020-2021
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: C - Affine/Integrativa
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/21 - METALLURGIA
ITALIANO
Italian
La conoscenza delle nozioni fondamentali di Chimica e Metallurgia è altamente raccomandata.
There are no mandatory prerequisites for this course, although the knowledge of the fundamentals of Chemistry and Metallurgy are strongly reccommended.
52 ore di lezione frontale; 20 ore di esercitazione guidata in laboratorio.
52 hrs of class lessons; 20 hrs tutored laboratory sessions in the official timetable.
L’insegnamento fornisce agli studenti nozioni di base su leghe di alluminio, leghe di titanio e superleghe. Vengono trattate anche alcune delle più importanti classi di leghe innovative quali le leghe a memoria di forma (SMA) e le leghe ad alta entropia (HEA). Agli studenti verranno anche fornite nozioni di base relative alle tecniche di rivestimento superficiale, quali plasma-spray, CVD, PVD, sputtering. Una grossa parte del corso sarà rivolta alla metallurgia delle polveri (PM), sinterizzazione mediante sparkplasma spray (SPS), e alla manifattura additiva (AM), con particolare rilievo alle prerogative delle polveri di partenza, delle modificazioni strutturali subite a seguito di solidificazione e alle proprietà meccaniche di riferimento. Gli studenti avranno l’opportunità di sperimentare direttamente le tecniche e le tipiche caratteristichedei materiali metallici prodotti per manifattura
additiva usufruendo di specifiche attività dilaboratorio coordinate dal docente.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Il corso si pone come obiettivo formativo il conseguimento da parte degli studenti delle seguenti capacità e competenze: 1.Comprendere la differenza tra leghe di alluminio, leghe di titanio, superleghe, e acciai prodotti mediante tecniche convenzionali da gli stessi materiali metallici prodotti mediante tecniche di PM e AM; 2. Capacità di riconoscere le prerogative di materiali innovativi quali le leghe a memoria di forma e le
leghe ad alta entropia; 3. Capacità di individuare i parametri di processo per l’AM e la SPS che siano adeguati alla produzione dei materiali metallici trattati nel corso; 4. Comprendere gli specifici campi di applicazione dei materiali metallici prodotti mediante SPS e AM; 5. Conoscenza dei limiti di processo, delle specifiche proprietà meccaniche ottenute ed ottenibili mediante SPS e AM.
Competenze trasversali.
Le competenze trasversali previste per il corso includono il raggiungimento della capacità di acquisire un giudizio autonomo e competente sulle tematiche affrontate. Inoltre, gli studenti devono acquisire le capacità di comunicazione proprie dei temi del corso, di saper affrontare i problemi che gli vengono posti anche e soprattutto nel corso delle esercitazioni di laboatorio. Infine, lo studente dovrà acquisire le capacità di apprendimento necessarie all'ottenimento di una piena autnomia sulle tematiche affrontate.
Knowledge and Understanding.
This course gives to students the fundamental background on aluminum alloys, titanium alloys, and superalloys. In the course are discussed some of the most important and diffuse new class of alloys, such the shape-memory alloys (SMA), high-entropy alloys (HEA). The students will be given fundamental background on the coating techniques such plasmaspray, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and sputtering. Large part of this course is dedicated to the powder metallurgy (PM), spark-plasma spray sintering, and to the additive manufacturing (AM). Specifically, the course is oriented toward the physical properties of the starting powdered metallic materials, to their structural modifications induced and involved in the PM and AM processes. Students will have the opportunity to directly experience the AM technique of production by attending group laboratory sessions tutored by the teacher.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The goals of this course in terms of skills and knowledge acquired by the students are as follows: 1. To identify the specific differences between
conventional methods and PM and AM approaches of production of the metallic materials covered in the course; 2. The ability to identify the specific properties (both physical and mechanical) of the innovative metallic materials covered in the course, that is the shapememory alloys (SMA) and the high-entropy alloys (HEA); 3. The ability to identify the process parameters for the AM and the SPS processes such to give sound and reliable metallic materials among the ones discussed in the course; 4. The comprehension of the typical application fields of the metallic materials produced by SPS and AM; 5. To know and master the process limitations, given mechanical properties of the SPS and AM.
Transversal Skills.
The transversal skills provided for the course include the achievement of the ability to acquire an autonomous and competent judgment on the issues addressed. In addition, students must acquire the communication skills proper to the topics of the course, to be able to deal with the problems that are placed especially but not only during the exercises of the laboratory. Finally, the student must acquire the learning skills necessary to obtain full autonomy on the issues addressed.
Il corso si compone di 4 parti principali. 1. temi di metallurgia fisica: solidificazione, diffusione, processi deformativi plastici nei materiali metallici. Fatica meccanica; Deformazione a caldo; Creep (cenni). 2. Tecniche additive: Powder Bed Fusion process (Direct metal laser sintering, DMLS, Electron beam melting, EBM, Selective heat sintering, SHS, Selective laser melting, SLM, and Selective laser sintering, SLS, Directed Energy Deposition, DED). 3. Tecniche di rivestimento superficiale: Physical Vapour Deposition, PVD, Chemical Vapour Deposition, CVD, Sputtering, Plasma Spray). 4. Leghe innovative: leghe di Titanio; Superleghe a base nichel e cobalto; leghe a memoria di forma, SMA, leghe ad alta entropia, HEA, leghe progettate per la manifattura additiva.
The course can ideally be divided into 4 main parts. 1. Physcal Metallurgy: solidification, diffusion, plastic deformation states, fatigue, warm and hot deformation of metallic materials, creep. 2. Additive Maufacturing Techniques: Powder Bed Fusion process (Direct metal laser sintering, DMLS, Electron beam melting, EBM, Selective heat sintering, SHS, Selective laser melting, SLM, and Selective laser sintering, SLS, Directed Energy Deposition, DED). 3. Coating Techniques: Physical Vapour Deposition, PVD, Chemical Vapour Deposition, CVD, Sputtering, Plasma Spray). 4. New-emenrging and innovative metallic alloys: Titanium alloys; nichel- and cobalt-based superalloys; Shape Memry Alloys, SMAs, High-Entropy Alloys, HEAs, metallic alloy classes designed for the additive manufacturing processes.
L’esame consisterà in una prova orale vertente su tutti gli argomenti trattati nel corso e una discussiione di una tesina di approfondimento chiesta agli studenti nel corso delle lezioni frontali.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Lo studente dovrà dimostrare di saper riconoscere i vari metodi di manifattura additiva, rivestimento superficiale, saper riconoscere le principali caratteristiche delle leghe innovative trattate nel corso e dovrà dimostrare di avere piena padronanza dei temi di metallurgia fisica introdotti all'inizio del corso. Per superare con esito positivo la prova orale, lo studente dovrà dimostrare di possedere una complessiva conoscenza dei contenuti, esposti in maniera sufficientemente corretta con utilizzo di adeguata terminologia tecnica. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti, esposta con completa padronanza del linguaggio tecnico.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Attribuzione del voto finale in trentesimi con eventuale lode.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto verrà attribuito sommando la valutazione della prova orale e la discussione degli elaborati (tesine). L’orale sarà articolato su 4 quesiti, ognuno dei quali sarà valutabile con un punteggio variabile fra 0 e 6 punti. La tesina verrà valutata fra 0 e 6 punti.
La lode verrà attribuita agli studenti che abbiano dimostrato la completa padronanza della materia.
Learning Evaluation Methods.
The method for learning evaluation will consist in an oral interview. The interview covers all the course argument and topics. An in-depth short dissertation, in form of notes, will be also discussed. This latter will be prepared by the students during the classes and it iwill be supervised by the teacher.
Learning Evaluation Criteria.
The candidate must be able to exhaustively describe the different additive manufacturing techniques, the main surface coating techniques, the imechanical and metallurgical properties of all the innovative alloy systems introduced in the course and to show competences on the themes of physical metallurgy introduced in the first part of the course.
The student must be able to coherently describe concepts.
Learning Measurement Criteria.
Grading scheme is based on a scale of 30 points. Successful completion of the examination will lead to grades ranging from 18 to 30 cum laude.
Final Mark Allocation Criteria.
Maximum grade obtained in the oral examination will be 30 points: a set of 4 questions, each evaluated up to 6 points, and discussion of the in-depth note (up to 6 points).
Materiale didattico di riferimento: slides, collegamenti a siti di interesse, esercitazioni interattive, saranno a disposizione nella pagina Moodle dell'insegnamento.
In aggiunta (per le leghe innovative): M. Cabibbo "Leghe e Metalli non Ferrosi" Ed. Esculapio, 2018.
Link alla pagina moodle del corso: https://learn.univpm.it/
Main contents will be available in the Moodle-page of the course.
Link to the moodle page: https://learn.univpm.it/
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2021-2022
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427