TECNOLOGIE DEI MATERIALI

Qual è l'ordine di grandezza del raggio atomico?. 10⁻¹⁰ m. 10⁻⁸ m. 10⁻¹² m. 10⁻¹⁵ m.

Il numero quantico magnetico m può assumere, per l = 2, i valori: -2, -1, 0, +1, +2. -2, -1, 0. 1, 2, 3, 4, 5. 0, 1, 2.

Quanti elettroni può contenere al massimo il livello energetico con n = 3?. 8. 32. 2. 18.

Il numero quantico azimutale l = 1 corrisponde al sottolivello: p. s. f. d.

Quale proprietà fisica determina la probabilità di trovare un elettrone in una regione dello spazio?. Il numero quantico di spin mₛ. Il quadrato della funzione d'onda ψ². Il numero quantico principale n. La funzione d'onda ψ.

Qual è la configurazione elettronica del ferro (Fe, Z = 26)?. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s². 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 4p⁶. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s³.

Perché il cromo (Cr, Z = 24) ha configurazione elettronica 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹ invece di 3d⁴ 4s²?. Perché la regola di Hund vieta il doppio riempimento dell'orbitale 4s. Perché la configurazione con il sottolivello 3d semi-pieno è più stabile energeticamente. Perché l'orbitale 4s ha sempre energia maggiore del 3d. Perché il principio di Aufbau non vale per i metalli di transizione.

Secondo il principio di esclusione di Pauli, in uno stesso orbitale possono coesistere al massimo: 3 elettroni con spin qualsiasi. 2 elettroni con spin parallelo. 1 solo elettrone. 2 elettroni con spin opposto.

Un orbitale 4f corrisponde ai valori dei numeri quantici n e l rispettivamente: n = 4, l = 4. n = 4, l = 2. n = 4, l = 3. n = 3, l = 4.

Dove è concentrata la quasi totalità della massa di un atomo?. Nella nube elettronica. Negli elettroni di valenza. Negli orbitali p. Nel nucleo.

Il decadimento β⁻ comporta: La trasformazione di un protone in un neutrone con emissione di un positrone. L'aumento del numero di massa A di una unità. L'emissione di un nucleo di elio ₂⁴He. La trasformazione di un neutrone in un protone con emissione di un elettrone e un antineutrino.

Cosa identifica univocamente un elemento chimico nella tavola periodica?. Il numero di neutroni. Il numero di massa A. La massa atomica relativa. Il numero atomico Z.

L'energia di prima ionizzazione nella tavola periodica: Diminuisce lungo un periodo e aumenta lungo un gruppo. Rimane costante lungo i periodi. Aumenta lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo. Aumenta sia lungo i periodi che lungo i gruppi.

Quale grandezza è definita come l'energia scambiata quando un atomo neutro acquista un elettrone formando uno ione negativo?. Elettronegatività. Energia di ionizzazione. Energia di legame. Affinità elettronica.

Nella banda di stabilità dei nuclidi, i nuclidi con eccesso di neutroni decadono per: Decadimento α. Decadimento β⁺. Decadimento β⁻. Emissione di raggi γ solo.

Perché gli isotopi di uno stesso elemento presentano identiche proprietà chimiche ma diverse proprietà fisiche?. Perché la configurazione elettronica è la stessa (stessa Z), ma la massa nucleare differisce (diversa A). Perché hanno lo stesso numero di neutroni ma diverso numero di protoni. Perché il numero atomico Z varia tra isotopi. Perché la nube elettronica ha forma diversa per ciascun isotopo.

Alla distanza di equilibrio r₀ nella curva di Condon-Morse, vale la seguente condizione: Le forze repulsive sono nulle. Le forze attrattive sono nulle. L'energia potenziale è massima. Le forze attrattive e repulsive si bilanciano e l'energia potenziale è minima.

Quale delle seguenti affermazioni sulla legge di Moseley è corretta?. La frequenza delle righe X dipende dal numero di neutroni. La lunghezza d'onda delle righe X varia con lo stato chimico dell'elemento. La radice quadrata della frequenza delle righe caratteristiche X è linearmente proporzionale al numero atomico Z. La legge di Moseley vale solo per gli elementi del secondo periodo.

Nella curva di Condon-Morse, cosa rappresenta la profondità della buca di potenziale U₀?. La distanza di equilibrio tra i due atomi. La temperatura di fusione del materiale. La forza repulsiva massima tra i nuclei. L'intensità del legame chimico.

Due atomi dello stesso elemento con diverso numero di neutroni sono detti: Nuclidi stabili. Isotopi. Isobari. Allotropi.

Quale proprietà dei metalli è direttamente spiegata dalla natura non direzionale del legame metallico?. L'alta resistenza meccanica alla trazione. La bassa conducibilità termica. L'elevata duttilità e malleabilità. La fragilità a bassa temperatura.

Quale è l'ordine di grandezza delle energie associate ai legami primari?. 100–1000 eV per atomo. 1–10 eV per atomo. 0,01–0,1 eV per atomo. 0,001–0,01 eV per atomo.

Il legame covalente è caratterizzato da: Delocalizzazione degli elettroni su tutto il reticolo cristallino. Marcata direzionalità e condivisione di coppie di elettroni di valenza. Assenza di interazione tra i nuclei. Trasferimento completo di elettroni tra gli atomi.

Le forze di London (dipolo indotto–dipolo indotto) sono particolarmente importanti per: Gas apolari come H₂, O₂, N₂ e gas nobili. Metalli di transizione. Sali in soluzione acquosa. Molecole con momento dipolare permanente elevato.

Il legame ionico si forma preferenzialmente tra: Due elementi con uguale elettronegatività. Due metalli con diverso numero atomico. Elementi del gruppo dei gas nobili. Elementi metallici con bassa energia di ionizzazione ed elementi non metallici con alta affinità elettronica.

Secondo la regola (8 – N), quanti legami covalenti può formare al massimo un atomo di azoto (N = 5)?. 3. 2. 8. 5.

Il legame metallico è di natura non direzionale perché: Avviene un trasferimento completo di elettroni tra atomi. Gli ioni metallici si dispongono in coppie isolate. Gli elettroni di valenza sono delocalizzati e si muovono liberamente attraverso il reticolo. Gli elettroni formano coppie localizzate tra atomi specifici.

legame a idrogeno si forma quando un atomo di idrogeno, legato covalentemente a un atomo fortemente elettronegativo, interagisce con: Un secondo atomo elettronegativo della stessa o di un'altra molecola. Un neutrone del nucleo atomico adiacente. Un orbitale d vuoto di un metallo di transizione. Un catione metallico in soluzione.

Nel legame ionico, cosa determina il numero di coordinazione di uno ione nel reticolo cristallino?. La temperatura di fusione del composto ionico. Il valore dell'affinità elettronica dello ione. Il numero di elettroni di valenza dello ione. Il rapporto tra i raggi ionici e la struttura cristallina del materiale.

Quale delle seguenti interazioni di Van der Waals decade con r⁻⁶?. Solo le forze di Keesom. Solo le forze di London. L'interazione ione–dipolo. Tutte e tre: Keesom, Debye e London.

Perché l'acqua ha un punto di ebollizione di 100 °C invece di −61 °C come previsto dalla sola massa molecolare?. A causa dei legami a idrogeno tra le molecole H₂O, che richiedono energia aggiuntiva per essere rotti. A causa della bassa polarizzabilità delle molecole d'acqua. A causa del legame metallico tra gli atomi di ossigeno. A causa delle forze di London particolarmente intense.

Un gas reale si discosta dal comportamento ideale principalmente perché: Gli urti tra le molecole non sono elastici solo ad alta pressione. Le molecole hanno volume proprio e interagiscono tra loro. La temperatura assoluta non è applicabile. Le molecole non si muovono in modo casuale.

Durante un passaggio di stato (ad es. fusione), la temperatura di un sistema a pressione costante: Rimane costante finché la trasformazione non è completata. Aumenta proporzionalmente al calore fornito. Diminuisce per effetto del calore latente. Varia in modo imprevedibile.

Nell'equazione di stato del gas ideale PV = nRT, la costante R vale: 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹. 6,022 × 10²³ mol⁻¹. 1,381 × 10⁻²³ J·K⁻¹. 6,626 × 10⁻³⁴ J·s.

La legge di Boyle (isoterma) afferma che, a temperatura costante: Il rapporto P/T rimane costante. Il rapporto V/T rimane costante. Il rapporto P/V rimane costante. Il prodotto P·V rimane costante.

Qual è la relazione tra Cp e Cv per un gas ideale monoatomico?. Cp = Cv · R. Cp = Cv + R. Cp = Cv − R. Cp = Cv / R.

La sublimazione è il passaggio diretto: Dallo stato liquido allo stato gassoso. Dallo stato gassoso allo stato liquido. Dallo stato solido allo stato aeriforme senza passare per lo stato liquido. Dallo stato liquido allo stato solido.

Secondo la legge delle pressioni parziali di Dalton, la pressione totale di una miscela gassosa è: Il prodotto delle pressioni parziali di ciascun componente. La pressione del componente più abbondante. La somma delle pressioni parziali di ciascun componente. La media aritmetica delle pressioni parziali.

Un fluido supercritico si forma quando: Il gas viene compresso a temperatura inferiore alla temperatura di ebollizione. Si superano simultaneamente la temperatura critica Tc e la pressione critica Pc, rendendo indistinguibili le proprietà di liquido e gas. Si scende al di sotto del punto triplo. Il liquido viene riscaldato al di sopra della temperatura di sublimazione.

La tensione superficiale di un liquido: Diminuisce con l'aumentare della temperatura e si annulla alla temperatura critica. Aumenta con la temperatura. È nulla nei liquidi polari. È indipendente dalla temperatura.

Nell'equazione di Van der Waals (P + an²/V²)(V − nb) = nRT, il termine 'b' corregge: La pressione parziale del gas. La temperatura critica del gas. Le forze attrattive tra le molecole. Il volume occupato effettivamente dalle molecole (covolume).

Il punto triplo di una sostanza è: Il punto in cui la distinzione tra liquido e gas scompare. La combinazione di P e T in cui solido, liquido e gas coesistono in equilibrio. Il punto in cui la tensione superficiale è nulla. La temperatura a cui una sostanza sublima a pressione ambiente.

Nella notazione Miller-Bravais per il sistema esagonale, il terzo indice i è legato agli altri da: i = k − h. i = h − k. i = h + k. i = −(h + k).

Quale piano ha la massima densità atomica nella struttura CFC?. Piano (100). Piano (110). Piano (111). Piano (200).

I cristalli liquidi si distinguono dai cristalli solidi perché: Hanno sempre struttura cubica. Non hanno proprietà ottiche anisotrope. Conservano un ordine orientazionale ma non posseggono un ordine tridimensionale completo e possono fluire. Non si formano da molecole organiche.

Nella struttura CCC, la relazione tra parametro reticolare a e raggio atomico R è: 2R = a. 4R = a√3. R = a/4. 4R = a√2.

In un reticolo cubico semplice, la distanza interplanare d₁₁₁ tra piani (111) vale: a/2. a/√3. a. a/√2.

Il ferro puro presenta polimorfismo allotropico. Mettendo in ordine crescente di temperatura, quale sequenza di strutture cristalline è corretta?. CFC → CCC → CFC → liquido. EC → CCC → CFC → liquido. CCC (ferro α) → CFC (ferro γ) → CCC (ferro δ) → liquido. CCC → CCC → CFC → liquido.

Nella struttura CCC, lungo quale direzione avviene il contatto tra gli atomi?. Il centro del cubo. La diagonale della faccia. La diagonale del cubo. Lo spigolo del cubo.

Come si calcolano gli indici di Miller di un piano cristallografico?. Si misurano direttamente gli angoli tra il piano e i vettori del reticolo. Si conta il numero di atomi nel piano e si divide per la superficie della cella. Si prendono le coordinate del centro geometrico del piano. Si trovano le intercette con gli assi, se ne calcola il reciproco e si riducono ai minimi interi.

Qual è il numero di coordinazione di un atomo nella struttura esagonale compatta (EC)?. 12. 4. 8. 6.

Quale struttura cristallina adotta il ferro α a temperatura ambiente?. Tetragonale semplice. Cubica a facce centrate (CFC). Esagonale compatta (EC). Cubica a corpo centrato (CCC).

Il fattore di compattamento atomico (APF) della struttura CFC vale: 0.68. 0.52. 0.74. 1.

Nella struttura cubica a facce centrate (CFC), quanti atomi sono contenuti nella cella elementare?. 8. 1. 2. 4.

Quanti reticoli di Bravais esistono nello spazio tridimensionale?. 32. 12. 7. 14.

Qual è la principale differenza tra un solido cristallino e un solido amorfo?. Il solido cristallino è sempre trasparente; quello amorfo è sempre opaco. Solo i solidi amorfi possono condurre elettricità. Il solido amorfo ha temperatura di fusione ben definita; quello cristallino no. Il solido cristallino presenta ordine a lungo raggio nella disposizione delle particelle; quello amorfo solo ordine a corto raggio.

La legge di Bragg descrive la condizione di diffrazione dei raggi X. Essa è espressa come: d·cosθ = λ/n. 2λ·sinθ = d. 2d·sinθ = nλ, dove d è la distanza interplanare, θ l'angolo di Bragg, λ la lunghezza d'onda e n un intero. nλ = d·tanθ.

Qual è l'ordine di grandezza della densità di dislocazioni in un materiale metallico dopo intensa deformazione plastica?. 10¹¹ – 10¹² cm⁻². 10³ – 10⁵ cm⁻². 10² – 10³ cm⁻². 10⁷ – 10⁸ cm⁻².

Cosa sono i geminati e perché hanno energia di bordo inferiore ai normali bordi di grano?. Sono difetti puntiformi accoppiati tra vacanza e interstiziale. Sono bordi di grano dove le dislocazioni si annichilano completamente. Sono regioni con sequenza di impilaggio difettosa in strutture CCC. Sono regioni cristallograficamente simmetriche per riflessione/rotazione; l'energia è minore perché molti atomi al bordo occupano posizioni compatibili.

Il difetto di Frenkel si distingue dal difetto di Schottky perché: Lo Schottky coinvolge un solo sito reticolare mentre Frenkel crea due vacanze. Il Frenkel aumenta la densità del materiale, lo Schottky la diminuisce. Lo Frenkel riguarda solo gli anioni mentre Schottky solo i cationi. Nello Frenkel uno ione migra in posizione interstiziale senza lasciare il cristallo, mentre Schottky implica due vacanze.

Perché i difetti puntiformi influenzano la conducibilità elettrica degli ossidi metallici come NiO e FeO?. Le vacanze aumentano la mobilità degli elettroni di conduzione come nei metalli. Le vacanze cationiche e gli ioni con diverso stato di ossidazione creano siti donatori/accettori che permettono il trasferimento elettronico (semiconduzione). Le vacanze ioniche bloccano il cammino degli elettroni aumentando la resistività. I difetti puntiformi formano bande di conduzione analoghe a quelle dei metalli.

I bordi di grano ad alto angolo differiscono da quelli a basso angolo perché: Presentano una disorientazione cristallografica molto maggiore tra i cristalli adiacenti e energia più elevata. Hanno uno spessore molto maggiore (decine di nm) rispetto ai bordi a basso angolo. Contengono solo vacanze e nessuna dislocazione. Non possono essere rivelati mediante attacco chimico metallografico.

In una lega Cu-Au, il raffreddamento rapido produce: Un cristallo a grano singolo con bassa densità di dislocazioni. Separazione delle due fasi per diffusione. Una struttura disordinata con distribuzione casuale degli atomi e maggiore presenza di difetti. Una superstruttura perfettamente ordinata con gli atomi Cu e Au in posizioni specifiche.

Perché non esiste una concentrazione di equilibrio termodinamico per le dislocazioni, a differenza delle vacanze?. Le dislocazioni sono difetti lineari correlati che non contribuiscono significativamente all'entropia del sistema. Il contributo entropico delle dislocazioni è identico a quello delle vacanze. Le dislocazioni hanno energia di formazione nulla. Le dislocazioni si annichilano sempre a coppie ad alta temperatura.

Come varia la concentrazione di difetti puntiformi all'aumentare della temperatura?. Diminuisce perché i difetti si annichilano termicamente. Varia linearmente con la temperatura assoluta. Aumenta esponenzialmente secondo una relazione di tipo Arrhenius. Rimane costante perché determinata dalla struttura cristallina.

Il vettore di Burgers nelle strutture CFC appartiene alla famiglia: b = (a/2)⟨100⟩. b = a⟨111⟩. b = (a/4)⟨110⟩. b = (a/2)⟨110⟩.

Quale fenomeno spiega perché i valori sperimentali della resistenza allo scorrimento dei cristalli sono molto inferiori a quelli previsti teoricamente per un cristallo perfetto?. L'aumento di temperatura durante la deformazione. La presenza di vacanze che riducono la coesione. La presenza di dislocazioni che permettono scorrimento incrementale a basse tensioni. La formazione di bordi di grano ad alto angolo.

In una dislocazione a spigolo, il vettore di Burgers è orientato: A 45° rispetto alla linea di dislocazione. In direzione casuale rispetto alla linea di dislocazione. Perpendicolarmente alla linea di dislocazione. Parallelo alla linea di dislocazione.

Cosa si intende per densità di dislocazioni?. La concentrazione di vacanze nella zona di dislocazione. L'energia associata a una singola dislocazione. La lunghezza totale delle linee di dislocazione per unità di volume. Il numero di difetti puntiformi per unità di volume.

Il difetto di Schottky nei cristalli ionici consiste in: Uno ione che migra dalla posizione reticolare a una posizione interstiziale. Una lacuna solo anionica senza corrispondente lacuna cationica. La formazione simultanea di una coppia di vacanze cationica e anionica per mantenere la neutralità elettrica. La sostituzione di uno ione con uno di carica diversa.

Quale tipo di difetto puntiforme consiste nell'assenza di un atomo in un sito reticolare normalmente occupato?. Atomo interstiziale. Vacanza. Difetto sostituzionale. Difetto di Schottky.

Un difetto di impilaggio nelle strutture CFC consiste in: L'assenza di un piano atomico. Un piano atomico in eccesso inserito nel reticolo. Un'alterazione della sequenza regolare ABCABC dei piani atomici. La presenza di un atomo sostituzionale tra due piani adiacenti.

Perché la solubilità del carbonio nel ferro γ (CFC) è maggiore che nel ferro α (CCC), nonostante il CCC abbia numero di coordinazione inferiore?. La temperatura di esercizio del ferro γ è più alta e favorisce la diffusione. Il legame Fe-C è più forte nella struttura CFC. Il ferro γ ha maggiore densità di vacanze disponibili per il carbonio. Nel ferro γ gli spazi interstiziali ottaedrici sono geometricamente più grandi rispetto a quelli del ferro α.

Le regole di Hume-Rothery prevedono che la solubilità sostituzionale solida sia estesa quando: I raggi atomici differiscono di meno del 30% e le strutture cristalline sono diverse. La differenza di elettronegatività tra solvente e soluto è maggiore di 0,5. I metalli hanno la stessa massa atomica. Le differenze di raggio atomico sono inferiori al 15%, le strutture cristalline sono uguali e le valenze sono simili.

La prima legge di Fick descrive il flusso di diffusione in regime stazionario. Come si esprime?. J = −D(dc/dx), dove J è il flusso, D il coefficiente di diffusione e dc/dx il gradiente di concentrazione. J = D·c/x. J = D(dc/dt). J = −(dc/dx)/D.

La sensibilizzazione degli acciai inossidabili austenitici esposti a temperature tra 450 e 850 °C consiste in: Formazione di carburi di cromo ai bordi di grano con impoverimento di Cr nella matrice circostante, che rende il materiale vulnerabile alla corrosione intergranulare. Diffusione del nichel verso la superficie che aumenta la resistenza alla corrosione. Crescita del grano che riduce la resistenza a fatica. Dissoluzione del carburo di ferro che aumenta la tenacità.

L'effetto Kirkendall si manifesta quando: I due metalli hanno lo stesso coefficiente di diffusione e si mescolano in modo simmetrico. La diffusione avviene solo lungo i bordi di grano. Due metalli con coefficienti di diffusione diversi sono a contatto, generando un flusso netto di vacanze e possibili porosità. Le temperature sono troppo basse per permettere la diffusione volumetrica.

La soluzione della seconda legge di Fick per un solido semi-infinito con concentrazione superficiale costante cₛ è: cₓ = cₛ · exp(−Dt/x²). (cₓ − c₀)/(cₛ − c₀) = 1 − erf(x/2√Dt). (cₓ − c₀)/(cₛ − c₀) = erf(x/2√Dt). cₓ = c₀ + (cₛ − c₀)·(x/√Dt).

In un processo di carbocementazione di un acciaio a 950 °C, se si vuole dimezzare il tempo necessario per raggiungere una data concentrazione a una fissata profondità, occorre: Dimezzare la profondità obiettivo e mantenere la stessa temperatura. Raddoppiare il tempo di trattamento. Aumentare la concentrazione superficiale di carbonio di un fattore 2. Aumentare il coefficiente di diffusione D di un fattore 4 operando ad una temperatura più elevata (la relazione è x²/Dt = costante).

Il coefficiente di diffusione dipende dalla temperatura secondo: Una legge quadratica D = D₀·T². Una legge lineare D = D₀·T. Una legge logaritmica D = D₀·ln(T). Una legge di tipo Arrhenius: D = D₀·exp(−ΔE*/RT).

Nella nucleazione omogenea, il raggio critico del nucleo r* è: r* = −2γ/ΔGᵥ, dove γ è la tensione superficiale e ΔGᵥ la variazione di energia libera volumetrica. r* = √(γ/ΔGᵥ). r* = 3γ/ΔGᵥ. r* = ΔGᵥ/(4πγ).

L'equazione di Arrhenius per la costante di velocità k è: k = A·exp(−ΔG*/RT), dove ΔG* è l'energia libera di attivazione. k = (ΔG*/RT)². k = A·T·exp(−ΔG*/R). k = A·exp(+ΔG*/RT).

Cosa studia la cinetica delle trasformazioni di fase, a differenza della termodinamica?. Quale stato è termodinamicamente più stabile. Le condizioni di pressione e temperatura per la coesistenza di due fasi. La variazione di energia libera di Gibbs nelle trasformazioni. La velocità con cui le trasformazioni avvengono e il tempo necessario per raggiungere l'equilibrio.

Perché la nucleazione eterogenea richiede un sottoraffreddamento minore rispetto a quella omogenea?. La nucleazione eterogenea forma nuclei più grandi fin dall'inizio. Il substrato agisce da catalizzatore che aumenta la velocità di diffusione degli atomi. Il substrato stabilizza termodinamicamente la fase originaria riducendo la forza motrice. La presenza di un substrato (impurezze, bordi di grano, pareti) riduce la barriera energetica di nucleazione abbassando l'energia superficiale effettiva.

Nell'industria delle ghise, l'aggiunta di magnesio trasforma la ghisa grigia in ghisa sferoidale duttile perché: Il magnesio crea carburi di magnesio molto duri che rinforzano la matrice. Il magnesio aumenta il contenuto di carbonio equivalente oltre il limite eutettico. Il magnesio modifica la nucleazione della grafite favorendo la precipitazione in forma sferoidale anziché lamellare, riducendo la concentrazione di stress e migliorando la tenacità. Il magnesio riduce la temperatura di solidificazione favorendo un maggiore sottoraffreddamento.

Come influisce un forte sottoraffreddamento sulla microstruttura risultante dalla solidificazione?. Non modifica la microstruttura perché conta solo la velocità di accrescimento. Produce un numero molto elevato di nuclei e quindi una microstruttura a grano fine. Riduce la velocità di nucleazione e favorisce la formazione di grani grossi. Favorisce la formazione di strutture monocristalline.

La velocità di nucleazione omogenea J* presenta un massimo a una temperatura intermedia tra la temperatura di fusione e una temperatura molto bassa perché: A basse temperature l'energia superficiale γ diminuisce favorendo la nucleazione. La velocità è sempre costante nell'intervallo tra fusione e temperatura ambiente. A basse temperature la diffusione atomica è troppo lenta, mentre vicino alla temperatura di fusione la forza motrice termodinamica è insufficiente; il massimo risulta dal bilanciamento di questi due effetti. Ad alta temperatura il sottoraffreddamento è massimo e favorisce la nucleazione.

Nella distribuzione di Maxwell-Boltzmann, la frazione di particelle con energia maggiore o uguale all'energia di attivazione ΔG* vale: n*/n = (k'T/ΔG*)². n*/n = 1 − exp(−ΔG*/k'T). n*/n = ΔG*/k'T. n*/n = exp(−ΔG*/k'T), dove k' è la costante di Boltzmann.

Una lega ipoeutettica in un sistema con eutettico è una lega con composizione: Uguale a quella eutettica. Inferiore a quella eutettica. Pari alla composizione di liquidus. Superiore a quella eutettica.

Qual è la forma generale della regola delle fasi di Gibbs?. V = C − F. V = C + F − 2. V = C · F. V = C − F + 2.

Cosa descrivono i diagrammi di fase (o di stato)?. La velocità di raffreddamento di una lega. Le condizioni di equilibrio termodinamico al variare di temperatura, pressione e composizione. Il numero di difetti puntiformi in funzione della temperatura. La resistenza meccanica di una lega in funzione della composizione.

In un sistema binario a pressione costante, la regola delle fasi diventa: V = F − C + 1. V = C − F + 1. V = C + F. V = C − F + 2.

Cosa individua la linea di liquidus in un diagramma di equilibrio binario?. Il limite inferiore della regione monofasica solida. La temperatura di inizio solidificazione per ogni composizione. La temperatura di completa solidificazione. La composizione eutettica del sistema.

La regola della leva consente di determinare: La quantità relativa delle fasi in una regione bifasica a data temperatura e composizione. Il grado di varianza di un sistema in equilibrio. La composizione delle fasi liquida e solida a qualsiasi temperatura. La temperatura di trasformazione eutettica.

In un sistema binario con miscibilità completa allo stato solido, la regione bifasica è delimitata da: La linea di solvus e la linea di solidus. Due linee di solidus. La linea di solvus e la linea di liquidus. La linea di liquidus e la linea di solidus.

Nel sistema Pb-Sn, la composizione eutettica è circa 61,9% Sn e la temperatura eutettica è: 327 °C. 232 °C. 183 °C. 250 °C.

La reazione peritettica è descritta dall'equilibrio: L1 = L2 + S1. Lp + αp = βp. Le = αe + βe. S1 = S2 + S3.

Perché la reazione eutettica avviene a temperatura costante e il sistema è detto invariante?. Perché la cinetica di solidificazione è molto rapida. Perché la composizione eutettica è al centro del diagramma. Perché le due fasi solide hanno la stessa struttura cristallina. Perché il grado di varianza V = C − F + 1 = 0 quando tre fasi (L, α, β) coesistono in un sistema binario a P costante.

Nel sistema Cu-Ni, le leghe sono utilizzate nei condensatori di vapore grazie a: Elevata conducibilità elettrica e basso punto di fusione. Bassa densità e alta resistenza alla fatica. Alta resistenza all'ossidazione ad alta temperatura e basso costo. Buona resistenza meccanica, elevata resistenza alla corrosione e buona conducibilità termica.

La reazione eutettoide è espressa da: S1 = S2 + S3. Lp + αp = βp. L1 = L2 + S1. Le = αe + βe.

quale tipo di sistema il diagramma di equilibrio mostra una reazione peritettica? Quale condizione favorisce la sua comparsa?. Solo in sistemi ternari quando tre fasi coesistono. In sistemi con miscibilità totale allo stato solido quando i punti di fusione sono uguali. In sistemi con parziale miscibilità allo stato solido, specialmente quando i punti di fusione dei due componenti sono molto diversi. In sistemi dove entrambi i componenti hanno la stessa struttura cristallina.

Quale sistema binario tecnologicamente importante presenta reazione peritettica ed è la base degli ottoni?. Cu-Zn. Pb-Sn. Cu-Ni. Al-Si.

L'analisi termica per la costruzione dei diagrammi di equilibrio si basa sul fatto che: Le variazioni di volume durante la trasformazione producono segnali misurabili. La resistenza elettrica del materiale cambia in modo monotono con la temperatura. Durante una trasformazione di fase il calore viene assorbito o ceduto come calore latente senza variazione di temperatura. La densità del materiale varia in modo brusco durante la trasformazione.

Nel sistema Fe-Cr-Ni, il cromo tende a stabilizzare la struttura: Martensitica tetragonale. Austenitica (CFC). Ferritica (CCC). Bainatica.

La cementite (Fe₃C) è: La forma allotropica del ferro a struttura CFC. Una soluzione solida di carbonio nel ferro α. Un composto intermedio metastabile tra ferro e carbonio, duro e fragile. Il costituente eutettoide stabile formato durante il raffreddamento lento.

In un diagramma ternario a temperatura fissa, la composizione viene rappresentata con: Una sezione verticale del diagramma tridimensionale (isopleta). Un diagramma polare con i tre componenti a 120° tra loro. Un triangolo equilatero (triangolo di Gibbs) dove i vertici corrispondono al 100% di ciascun componente puro. Un diagramma cartesiano con i tre componenti sugli assi x, y e z.

Perché le fasi σ che si formano negli acciai altolegati sono considerate deleterie?. Perché la loro formazione causa una brusca diminuzione della durezza superficiale. Perché sono fragili a causa della loro struttura cristallina complessa e causano perdita di tenacità e resistenza a corrosione. Perché reagiscono con l'idrogeno provocando infragilimento. Perché aumentano il coefficiente di diffusione del carbonio favorendo la cementazione indesiderata.

Un composto intermetallico si dice 'congruente' se: Ha composizione stechiometrica esatta e non ammette alcuna variazione. Si decompone prima della fusione formando due fasi distinte. Si forma solo per raffreddamento rapido dal liquido. Raggiunge la temperatura di fusione senza decomporsi.

Le isoplete in un diagramma ternario sono: Linee di isoterma che mostrano i campi di fase a temperatura costante. Superfici che delimitano la regione di esistenza della fase liquida. Sezioni verticali del diagramma tridimensionale a composizione parzialmente fissata. Curve che uniscono punti a uguale contenuto di un componente.

Qual è la solubilità massima del carbonio nella ferrite (Fe-α) nel sistema Fe-Fe₃C? Austenite 2.11%. 6,69% C. 2,11% C. 0,77% C. 0,022% C.

L'austenite è definita come: Soluzione solida interstiziale di carbonio nel ferro γ (CFC), con solubilità massima di circa 2,11% C. Soluzione solida di carbonio nel ferro α con struttura CCC. Miscela eutettoide di ferrite e cementite. Composto intermetallico Fe₃C molto duro e fragile.

La perlite è: Il costituente eutettico del sistema Fe-Fe₃C formato da austenite e cementite. Una soluzione solida di carbonio in ferro δ. Il costituente eutettoide del sistema Fe-Fe₃C, formato da lamelle alternate di ferrite e cementite. Un composto intermetallico a fusione congruente.

Le ghise sono leghe Fe-C con contenuto di carbonio: Compreso tra 0,77% e 2,11% C. Inferiore a 0,022% C. Compreso tra 0,022% e 0,77% C. Superiore a circa 2,11% C.

Cosa si intende per linea A₁ nel diagramma Fe-Fe₃C?. La temperatura eutettoide di circa 727 °C, al di sotto della quale l'austenite non è stabile. La linea di liquidus del sistema Fe-Fe₃C. La temperatura di trasformazione allotropica del ferro puro da CCC a CFC. La temperatura alla quale la cementite si decompone in grafite e ferro.

Perché la solubilità del carbonio nel ferro γ (CFC) è molto maggiore che nel ferro α (CCC)?. Perché il legame Fe-C è più forte nella struttura CFC. Perché il ferro γ ha una temperatura di esercizio più alta che favorisce la diffusione. Perché la cementite è stabile solo in presenza di ferro γ. Perché il ferro CFC ha spazi interstiziali ottaedrici geometricamente più grandi, capaci di ospitare atomi di C più agevolmente.

A quale temperatura avviene la reazione eutettoide nel sistema Fe-Fe₃C e quale prodotto si forma?. Circa 912 °C; il ferro α si trasforma in ferro γ. Circa 727 °C; si forma la perlite (ferrite + cementite lamellare). Circa 1148 °C; si forma la ledeburite (austenite + cementite). Circa 1495 °C; si forma l'austenite per reazione peritettica.

Nel sistema Fe-Fe₃C, la ledeburite si forma per reazione eutettica a circa 1148 °C ed è composta da: Perlite e ferrite proeutettoide. Austenite e ferrite. Ferrite e cementite. Austenite e cementite.

Cosa si intende per 'fasi intermedie' o 'composti intermedi' nei sistemi binari?. Liquidi parzialmente immiscibili che si separano a bassa temperatura. Soluzioni solide terminali che esistono in ampi campi di composizione. Fasi con struttura cristallina diversa da quella dei componenti puri, associate a un rapporto definito tra i componenti. Fasi che si formano solo in sistemi ternari o multicomponente.

La sensibilizzazione degli acciai inossidabili nei carburi di cromo porta a: Formazione di perlite fine che aumenta la resistenza meccanica. Dissoluzione degli ossidi di cromo che aumenta la reattività superficiale. Aumento della durezza superficiale per precipitazione di carburi. Impoverimento locale di Cr ai bordi di grano con diminuzione della resistenza alla corrosione intergranulare.

In quale materiale la deformazione elastica può raggiungere il 500%?. Nelle ceramiche avanzate a struttura cubica. Negli elastomeri e gomme, per elasticità entropica dovuta al riarrangiamento delle catene polimeriche. Nelle leghe di titanio a struttura CFC. Negli acciai ad alto carbonio bonificati.

La deformazione elastica differisce da quella plastica perché: È associata alla formazione di nuove fasi durante il caricamento. Comporta lo scorrimento permanente delle dislocazioni. È reversibile: il materiale ritorna alle dimensioni iniziali dopo la rimozione del carico. È sempre superiore al 10% nei metalli strutturali.

La legge di Hooke nel campo elastico esprime: La proporzionalità tra carico e velocità di deformazione. Una proporzionalità lineare tra tensione e deformazione: σ = Eε. Il rapporto tra deformazione trasversale e longitudinale. La relazione tra tensione di scorrimento e temperatura.

Il modulo di Young E rappresenta: L'energia assorbita dal materiale fino alla rottura. Il rapporto tra tensione normale e tensione tangenziale massima. La rigidezza del materiale, cioè la resistenza alla deformazione elastica. Il carico massimo sopportabile prima dello snervamento.

Il coefficiente di Poisson ν misura: La variazione di volume per unità di pressione idrostatica. La deformazione massima prima della strizione. Il rapporto tra contrazione laterale e allungamento longitudinale in regime elastico. Il rapporto tra modulo di taglio e modulo di Young.

Quando la tensione tangenziale risolta raggiunge il valore critico τc su un sistema di scorrimento: Il materiale presenta rottura fragile istantanea. Le dislocazioni si muovono e ha luogo la deformazione plastica permanente. Si forma un nuovo nucleo cristallino nella zona di taglio massimo. Il modulo elastico del materiale aumenta bruscamente.

Perché nei monocristalli il modulo elastico è anisotropo, mentre nei materiali policristallini isotropi appare uniforme in tutte le direzioni?. Perché il policristallo è composto da grani orientati casualmente; la media statistica delle proprietà elastiche dei singoli grani produce un comportamento macroscopicamente isotropo. Perché il modulo elastico dipende solo dalla densità di dislocazioni che è uniforme nel policristallo. Perché nei policristalli i bordi di grano bilanciano le anisotropie aumentando il modulo nelle direzioni deboli. Perché i legami interatomici nei policristalli sono più forti di quelli nei monocristalli.

Su quale piano e in quale condizione la tensione tangenziale τ raggiunge il valore massimo in un provino in trazione?. Sul piano con massima densità atomica indipendentemente dall'angolo. Sul piano inclinato a 45° rispetto alla direzione del carico (α = 45°). Sul piano parallelo alla direzione del carico (α = 90°). Sul piano perpendicolare alla direzione del carico (α = 0°).

I materiali duttili si distinguono da quelli fragili perché: Si rompono sempre per meccanismo transgranulare. Hanno modulo di Young più elevato dei materiali fragili. Mostrano un campo elastico più ampio in percentuale. Subiscono una deformazione plastica apprezzabile prima della rottura, assorbendo energia.

Nei metalli, l'intervallo di deformazione elastica è tipicamente: Dell'ordine dell'1-2% nei metalli CFC. Superiore al 5% in tutti i metalli strutturali. Dell'ordine dello 0,1%, oltre il quale inizia la deformazione plastica. Nullo, perché i metalli deformano sempre plasticamente.

Perché nei materiali ceramici policristallini la deformazione plastica è assente o quasi assente a temperatura ambiente?. Perché i ceramici hanno modulo di Young troppo elevato per ammettere qualsiasi deformazione. Perché la frattura si verifica prima che la tensione raggiunta sui sistemi di scorrimento attivi sia sufficiente per muovere le dislocazioni: il legame ionico-covalente rende i sistemi di scorrimento limitati e le tensioni critiche altissime. Perché i bordi di grano nei ceramici bloccano completamente ogni tipo di deformazione. Perché i ceramici non contengono dislocazioni.

Quale delle seguenti prove meccaniche misura la capacità di un materiale di resistere alla propagazione di una cricca per carico ciclico?. Prova di durezza. Prova di resilienza (Charpy/Izod). Prova di creep (scorrimento viscoso). Prova di fatica.

Il piano di scorrimento in un cristallo è favorevole quando: È perpendicolare alla direzione di applicazione del carico. È un piano a massimo addensamento atomico, dove la distanza interatomica nella direzione di scorrimento è minima. È il piano che massimizza la tensione normale. Coincide con il piano di frattura preferenziale del materiale.

La resistenza a trazione Rm (UTS) corrisponde a: La tensione di snervamento convenzionale allo 0,2%. La tensione media nel campo plastico prima della strizione. La tensione alla rottura divisa per la sezione finale del provino. Il valore massimo della tensione nominale nella curva σ-ε, che coincide con l'inizio della strizione.

La ghisa è vantaggiosamente utilizzata per i bancali delle macchine utensili grazie a: Elevata duttilità che consente la deformazione plastica senza frattura. Elevatissima tenacità a frattura che resiste agli urti durante la lavorazione. Bassa densità che riduce il peso della macchina utensile. Ottime capacità di smorzamento delle vibrazioni grazie all'anelasticità associata alla grafite.

Nel campo plastico si assume la conservazione del volume (Sl = S₀l₀). Questa ipotesi implica che il coefficiente di Poisson valga: 1 (contrazione laterale uguale all'allungamento). 0 (nessuna contrazione laterale). 0,5. 0,3.

Come varia la curva σ-ε nominale di un acciaio al crescere della temperatura di prova (T₁ <T₂ <T₃)?. Il modulo di Young E, la tensione di snervamento e la resistenza a trazione Rm diminuiscono; aumenta invece la duttilità. Il modulo di Young aumenta perché la mobilità atomica facilita il riarrangiamento elastico del reticolo. Tensione di snervamento e Rm rimangono costanti mentre la duttilità diminuisce per effetto termico. Solo la duttilità diminuisce mentre Rm rimane invariato fino alla temperatura di fusione.

Perché la curva vera σt-εt è sempre al di sopra della curva nominale σ-ε nella zona plastica, e continua a crescere anche dopo il massimo della curva nominale?. Perché la deformazione vera è sempre inferiore a quella nominale, quindi le curve si incrociano solo oltre la strizione. Perché l'equazione σt = σ(1+ε) vale solo dopo la strizione, rendendo la curva vera più alta solo in quella regione. Perché la tensione vera si riferisce alla sezione istantanea (ridotta), quindi il valore è sempre maggiore di quello nominale che usa la sezione iniziale; dopo la strizione la sezione locale è molto piccola e la tensione vera cresce ancora. Perché la curva vera non tiene conto dell'incrudimento che è già incorporato nella curva nominale.

L'anelasticità è un fenomeno che si manifesta: Come deformazione permanente accumulata per carichi ciclici di fatica. Nel campo elastico come una deformazione dipendente dal tempo che si aggiunge alla risposta istantanea di Hooke. Solo durante la strizione quando la sezione si riduce rapidamente. Nel campo plastico come recupero parziale della deformazione dopo lo scarico.

Le atmosfere di Cottrell negli acciai a basso carbonio causano: La strizione precoce localizzata nella zona centrale del provino calibrato. Un incrudimento accelerato nella fase iniziale della deformazione plastica. Un punto di snervamento superiore netto seguito da un abbassamento brusco al limite inferiore, dovuto alla presenza di atomi interstiziali C e N che bloccano le dislocazioni. Un aumento del modulo di Young con la velocità di deformazione.

Il modulo di resilienza Ur rappresenta: L'energia dissipata per ciclo di carico-scarico nel campo plastico. Il lavoro totale per unità di volume compiuto fino alla rottura del provino. Il rapporto tra la tensione di snervamento e il modulo di Young. L'energia elastica immagazzinabile per unità di volume prima dell'inizio della deformazione plastica: Ur = σs²/2E.

Si dimostra che alla condizione di inizio strizione corrisponde εt = n (indice di incrudimento). Qual è il significato fisico di questa relazione?. L'indice n è uguale al valore della tensione vera all'inizio della strizione diviso per k. L'indice n è uguale alla massima deformazione vera uniforme sostenibile: materiali con alto n hanno migliore formabilità e ritardano la localizzazione della deformazione. La relazione implica che materiali con n basso siano più tenaci. L'indice n determina la velocità di propagazione della strizione nel provino.

La relazione di Hollomon σt = k·εtⁿ descrive: La curva vera tensione-deformazione vera nella regione plastica uniforme. Il comportamento dopo la strizione nella curva vera. La legge di scorrimento viscoso (creep) a temperature elevate. La curva nominale nel campo elastico.

La duttilità di un materiale viene quantificata mediante: L'allungamento percentuale a rottura A% e la riduzione di area Z. Il modulo di tenacità UT e il modulo di Young E. Il modulo di resilienza Ur e la tensione di snervamento. L'indice di incrudimento n e il coefficiente di resistenza k.

L'incrudimento (strain hardening) è causato da: La formazione di nuove fasi ad alta resistenza durante la deformazione. La diminuzione della sezione trasversale nella zona di strizione. L'aumento della densità e dell'interazione delle dislocazioni, che ostacolano reciprocamente il loro movimento. L'aumento della temperatura locale che riduce la mobilità degli atomi.

La tensione di snervamento convenzionale σs,0,2% si determina graficamente come: Il rapporto tra il carico al massimo e la sezione finale del provino. L'intersezione della curva σ-ε con una retta parallela al tratto elastico traslata di 0,2% sull'asse delle deformazioni. La tensione in corrispondenza della rottura del provino. Il valore massimo della curva nominale σ-ε.

Nel secondo stadio del creep (creep stazionario), la velocità di deformazione è: Crescente perché le dislocazioni aumentano progressivamente. Costante, per effetto di un equilibrio dinamico tra incrudimento e meccanismi di recupero (diffusione, migrazione di vacanze). Decrescente perché l'incrudimento prevale sempre sul recupero. Nulla perché il materiale raggiunge l'equilibrio strutturale completo.

La temprabilità di un acciaio (misurata con la prova Jominy) descrive: La capacità del materiale di indurirsi in profondità in seguito a tempra, non la durezza massima raggiungibile. La durezza superficiale massima ottenibile dopo tempra in acqua. La resistenza dell'acciaio all'ossidazione ad alta temperatura. La velocità di raffreddamento critica per ottenere martensite pura.

Nella prova Jominy (UNI EN ISO 642), dopo il raffreddamento il provino viene: Sezionato trasversalmente ogni 5 mm e analizzato metallograficamente. Sottoposto a prova di trazione per correlare durezza e resistenza meccanica. Tagliato longitudinalmente e analizzato con XRD per determinare le fasi presenti. Rettificato lungo una generatrice della superficie cilindrica e missurata la durezza HRC a distanze prefissate dall'estremità temprata.

La temperatura di transizione duttile-fragile, rilevabile con la prova Charpy, è importante perché: Indica la temperatura minima di esercizio garantita dal produttore. Definisce il limite superiore di temperatura per la prova Charpy. Corrisponde alla temperatura di fusione del materiale divisa per due. Individua l'intervallo di temperatura al di sotto del quale il materiale diventa suscettibile a frattura fragile improvvisa con scarso assorbimento di energia.

Nella curva Jominy di un acciaio basso-legato (es. AISI 4340) rispetto a un acciaio al solo carbonio con uguale %C, si osserva che: La curva di temprabilità cala più rapidamente perché gli elementi di lega aumentano la temperatura Ms. Le due curve sono sostanzialmente sovrapposte poiché la temprabilità dipende solo dal contenuto di carbonio. La durezza si mantiene più elevata a distanze maggiori dall'estremità temprata, perché gli elementi di lega rallentano la trasformazione diffusiva dell'austenite favorendo la formazione di martensite anche a velocità di raffreddamento più basse. La durezza massima all'estremità temprata è più alta, perché gli elementi di lega aumentano la solubilità del carbonio nell'austenite.

Nella prova Charpy, la provetta standard ha dimensioni: 5 × 5 mm di sezione e 100 mm di lunghezza, senza intaglio. 25 mm di diametro e 55 mm di lunghezza, con intaglio a V. 10 × 10 mm di sezione e 100 mm di lunghezza, con intaglio circolare. 10 × 10 mm di sezione e 55 mm di lunghezza, con intaglio a V o a U su una faccia.

La prova Charpy misura: La durezza del materiale dopo un urto normalizzato. La resistenza a trazione del materiale in condizioni dinamiche. La profondità di penetrazione di un penetratore sferico sotto carico impulsivo. L'energia assorbita dal materiale durante la rottura di una provetta colpita da un pendolo (resilienza).

Nel creep terziario, la velocità di deformazione accelera rapidamente fino alla rottura principalmente a causa di: Aumento repentino della temperatura interna per effetto Joule. Formazione e coalescenza di cavità intergranulari, decohesione ai bordi di grano e riduzione progressiva della sezione resistente. Inversione del verso di scorrimento delle dislocazioni. Dissoluzione dei precipitati che rinforzavano la matrice.

La temperatura omologa Tom è definita come: La differenza tra la temperatura di fusione e la temperatura di esercizio, in gradi Celsius. Il rapporto tra la temperatura critica di creep e la temperatura ambiente. Il rapporto tra la temperatura di esercizio T e la temperatura di fusione Tf del materiale, entrambe in kelvin. Il rapporto tra la temperatura di esercizio e 273 K.

Lo scorrimento viscoso (creep) diventa significativo quando la temperatura omologa Tom supera circa: 0,1. 0,7. 0,4. 0,2.

La prova di compressione è particolarmente indicata per la caratterizzazione dei materiali ceramici perché: La prova di compressione è più rapida della prova di trazione per i ceramici. I ceramici presentano elevata duttilità in compressione. I ceramici non si deformano in trazione ma solo in compressione. In compressione i difetti superficiali vengono compressi e non favoriscono la propagazione di cricche, permettendo carichi più elevati.

Nella prova di compressione, il fenomeno detto 'effetto botte' è causato da: La geometria cilindrica del provino che favorisce la deformazione radiale. L'attrito tra le superfici del provino e le piastre della macchina, che ostacola l'espansione laterale alle estremità. Il superamento della tensione di snervamento nella zona centrale del provino. La non uniformità della composizione chimica del materiale lungo l'asse.

Il penetratore della prova Vickers è: Un cono di diamante con apertura di 120°. Una sfera di acciaio temprato di diametro 10 mm. Una piramide retta a base quadrata di diamante con angolo al vertice tra le facce opposte di 136°. Una piramide rombica di diamante con diagonali nel rapporto 1:7.

La durezza Shore scleroscopica si basa sul principio che: n materiale più duro richiede una profondità di penetrazione maggiore per deformarsi. Un materiale più duro devia il percussore di un angolo maggiore rispetto alla traiettoria verticale. Un materiale più duro produce un'impronta più piccola per lo stesso carico. Un materiale più duro assorbe meno energia nell'urto con il percussore e lo lascia rimbalzare a maggiore altezza.

La durezza in senso tecnologico è definita come: La resistenza a trazione divisa per il modulo di Young. L'energia assorbita per unità di volume fino alla rottura. La tensione tangenziale critica per l'avvio dello scorrimento delle dislocazioni. La resistenza di un materiale alla penetrazione localizzata, correlata allo scorrimento plastico superficiale.

Quale dei seguenti è un vantaggio delle prove di durezza rispetto alle prove di trazione?. Sono generalmente non distruttive, rapide e non richiedono provette standardizzate. Forniscono informazioni più accurate sul comportamento a fatica. Misurano direttamente il modulo di Young del materiale. Non dipendono dallo stato superficiale del campione.

Nella prova Brinell, la durezza HB è definita come: La profondità di penetrazione della sfera sotto il carico massimo. Il rapporto tra il carico e il diametro dell'impronta. Il rapporto tra il diametro dell'impronta e il diametro della sfera. Il rapporto tra il carico applicato F e la superficie della calotta sferica impressa.

Nella prova Brinell, la prova si considera valida quando il rapporto d/D tra diametro dell'impronta e diametro della sfera rientra nell'intervallo: 0,05 ÷ 0,15. 0,5 ÷ 0,8. 0,25 ÷ 0,5. 0,1 ÷ 0,3.

Nei materiali completamente incruditi a freddo, esiste una relazione approssimata tra durezza Vickers HV e tensione di snervamento σs: HV ≈ 3σs, dove σs è espresso in unità compatibili (la relazione vale in modo approssimativo per i metalli incruditi). HV ≈ σs · E, dove E è il modulo di Young. HV ≈ σs/3. HV ≈ σs², relazione parabolica valida solo per acciai basso-legati.

La prova Vickers ha il vantaggio rispetto alla prova Brinell di: Essere applicabile sia a materiali molto teneri che a materiali molto duri, con numero di durezza praticamente indipendente dal carico entro ampi limiti. Non richiedere alcuna preparazione superficiale del campione. Richiedere tempi di misura più brevi perché non è necessaria la misura ottica dell'impronta. Fornire impronte più grandi e quindi più rappresentative in materiali eterogenei.

Il principale vantaggio della prova Rockwell nei controlli di produzione è: La possibilità di essere usata su qualsiasi spessore di campione. La capacità di misurare la durezza in profondità senza contatto superficiale. L'indipendenza del risultato dallo stato superficiale del pezzo. La grande rapidità di esecuzione, perché la lettura è diretta senza necessità di misura ottica dell'impronta.

La prova Knoop è preferita alla Vickers in caso di: Strati sottili, rivestimenti superficiali, fasi fragili e materiali anisotropi, dove la penetrazione ridotta è vantaggiosa. Materiali a struttura grossolana come ghise e leghe di alluminio in getti. Materiali molto duri come carburi e nitruri strutturali massivi. Controlli di produzione in serie dove è richiesta la massima rapidità.

La prova Rockwell differisce da Brinell e Vickers perché misura: La profondità di penetrazione permanente del penetratore dopo rimozione del carico addizionale, mantenendo il precarico iniziale. L'altezza di rimbalzo di un percussore contro la superficie del campione. L'area della superficie laterale dell'impronta. Il diametro dell'impronta lasciata dal penetratore.

L'accuratezza della misura di durezza dipende da numerosi fattori; tra i più critici vi sono: Esclusivamente la taratura dello strumento e il tipo di penetratore. Solo la composizione chimica del materiale e il suo stato microstrutturale. Precisione del carico, velocità di applicazione, stato del penetratore, stato superficiale del campione e spessore del campione. Solo la temperatura ambiente e l'umidità relativa durante la prova.

La tempra degli acciai produce martensite perché: Il raffreddamento rapido impedisce la diffusione del carbonio, bloccando l'austenite e forzandola a trasformarsi per un meccanismo displasivo (senza diffusione). Il rapido abbassamento di temperatura favorisce la precipitazione di carburi fini e dispersi. Il raffreddamento rapido aumenta la solubilità del carbonio nella ferrite. La martensite è la fase stabile a bassa temperatura nel diagramma Fe-Fe₃C.

Il rinvenimento degli acciai temprati si applica dopo la tempra perché: Aumenta ulteriormente la durezza portando il carbonio in soluzione solida interstiziale. Riduce le tensioni residue e migliora il compromesso durezza-tenacità, trasformando la martensite fragile in martensite rinvenuta (struttura sorbitica) più stabile. Completa la trasformazione martensitica dell'austenite residua aumentando la durezza. Elimina i bordi di grano per ricristallizzazione ottenendo un monocristallo.

La struttura martensitica appena formata è molto fragile principalmente a causa di: La presenza di bordi di grano ad alta energia che fungono da siti di innesco della frattura. L'elevata concentrazione di vacanze generate dal raffreddamento rapido. Le tensioni residue interne legate alla variazione di volume e al numero limitato di sistemi di scorrimento nella struttura BCT. La dissoluzione completa dei carburi che impoverisce la matrice di carbonio.

La trasformazione martensitica è definita 'atermica' perché: Non genera calore latente durante la trasformazione di fase. La quantità di martensite formata dipende dalla temperatura raggiunta durante il raffreddamento, non dal tempo di permanenza a quella temperatura. Avviene solo a temperatura ambiente, indipendentemente dalla velocità di raffreddamento. Non richiede alcun riscaldamento preventivo del materiale.

La martensite negli acciai ha struttura cristallina: Cubica a facce centrate (CFC), identica all'austenite. Cubica a corpo centrato (CCC), identica alla ferrite α. Esagonale compatta (EC), stabile solo ad alta velocità di raffreddamento. Tetragonale a corpo centrato (BCT), con il carbonio intrappolato in posizioni interstiziali che distorcono la cella.

La ricottura di omogeneizzazione viene applicata principalmente per: Ricristallizzare il materiale dopo intensa deformazione plastica a freddo. Produrre martensite in profondità migliorando la temprabilità. Eliminare le disomogeneità compositive (struttura dendritica, segregazioni) generate durante la solidificazione non in equilibrio, attraverso processi diffusivi. Aumentare la durezza superficiale e la resistenza all'usura.

Nella ricristallizzazione, la nucleazione dei nuovi grani avviene preferenzialmente: Nei siti ad alta energia interna: bordi di grano, zone ad alta densità di dislocazioni, prossimità di inclusioni. Uniformemente in tutto il volume del materiale per nucleazione omogenea. Nelle zone centrali dei grani dove la densità di dislocazioni è minima. In corrispondenza dei precipitati coerenti che fungono da catalizzatori.

La temperatura minima di ricristallizzazione per molti metalli si colloca attorno a: 20–30% della temperatura di fusione espressa in kelvin. 60–70% della temperatura di fusione espressa in kelvin. 80–90% della temperatura di fusione espressa in kelvin. 40–50% della temperatura di fusione espressa in kelvin.

Il riassetto (recovery) di un metallo incrudito consiste in: Il completo ripristino delle proprietà meccaniche del materiale non deformato. Un parziale riordino interno dei difetti cristallini (annichilazione e riarrangiamento di dislocazioni, riduzione delle tensioni residue) a temperatura inferiore a quella di ricristallizzazione. La formazione di nuovi grani equiassici privi di deformazione interna. La dissoluzione delle fasi secondarie precipitate durante l'incrudimento.

Nella formula empirica per la temperatura di inizio martensitica Ms = 500 − 300C − 33Mn − 17Ni − 22Cr − 11Si − 11Mo, l'effetto del carbonio è: Di alzare Ms favorendo la formazione di martensite a temperature più elevate. Di allargare il campo di stabilità dell'austenite senza modificare Ms. Il più marcato: ogni 0,1% di carbonio in più abbassa Ms di 30 °C circa, rendendo difficile la formazione di martensite negli acciai ad alto C. Trascurabile rispetto a quello del cromo e del nichel.

La bainite si distingue dalla perlite per la morfologia della ferrite, che nella bainite è: Globulare, distribuita uniformemente nella matrice di cementite. Identica a quella della perlite grossa, ma con diversa distribuzione della cementite. Lamellare più fine di quella perlitica, con interlamellare inferiore a 0,1 μm. Aghiforme (aciculare), orientata all'interno dei grani austenitici, a differenza della morfologia lamellare poligonale della perlite.

Le curve TTT (Tempo-Temperatura-Trasformazione) descrivono: Le variazioni di durezza di un acciaio durante il rinvenimento a diverse temperature. Le condizioni di equilibrio termodinamico nel diagramma di fase Fe-Fe₃C. La cinetica delle trasformazioni dell'austenite mantenuta a temperatura costante, riportando temperatura vs. logaritmo del tempo. L'andamento della durezza in funzione della distanza dall'estremità temprata nella prova Jominy.

La tempra bainitica (austempering) consiste in: Riscaldamento fino al campo austenitico seguito da raffreddamento in olio per ottenere martensite e poi bainite. Alternanza di cicli di riscaldamento e raffreddamento rapido per affinare progressivamente la bainite. Raffreddamento continuo molto lento in forno per ottenere bainite fine da tutta la sezione. Raffreddamento rapido fino a una temperatura inferiore a circa 550 °C e successivo mantenimento isotermo per completare la trasformazione bainitica.

Le curve CCT (Continuous Cooling Transformation) sono più rappresentative delle TTT per i processi industriali perché:o. Descrivono le trasformazioni che avvengono durante un raffreddamento continuo, cioè lungo un intervallo di temperature, condizione più vicina alla realtà industriale. Sono più facili da determinare sperimentalmente richiedendo solo misure di durezza. Le curve TTT sovrastimano sempre la temprabilità rispetto alle CCT. Le CCT non richiedono la conoscenza della temperatura Ms dell'acciaio.

Perché gli elementi di lega gammageni (Ni, Mn) spostano le curve CCT verso tempi maggiori e temperature più basse?. Stabilizzano l'austenite abbassando le temperature di trasformazione e rallentando la cinetica delle trasformazioni diffusive (perlite, bainite), favorendo la formazione di martensite anche a velocità di raffreddamento minori. Accelerano la diffusione del carbonio nell'austenite facilitando la precipitazione di perlite fine. Aumentano la concentrazione di vacanze nella matrice austenitica aumentando la velocità di nucleazione della ferrite. Aumentano la temperatura Ms favorendo la formazione di martensite a temperature più elevate.

In un componente massivo temprato, la differenza di microstruttura tra superficie e cuore è dovuta a: La differente composizione chimica tra superficie e cuore derivante da fenomeni di diffusione durante l'austenitizzazione. La diversa dimensione del grano austenitico tra superficie e cuore sviluppatasi durante l'austenitizzazione. La pressione idrostatica esercitata dal fluido di tempra che favorisce la martensite in superficie. Il gradiente di velocità di raffreddamento: la superficie, a contatto con il fluido, si raffredda molto più rapidamente del cuore, portando a strutture più martensitiche in superficie e più ferritico-perlitiche al centro.

La tempra martensitica produce elevata durezza perché: La struttura CFC dell'austenite è più resistente della struttura CCC della ferrite. La velocità di raffreddamento elimina tutti i difetti puntiformi dalla struttura. Si formano carburi di ferro finissimi precipitati uniformemente nella matrice. Il carbonio rimane intrappolato in soluzione solida nella struttura BCT distorcendo il reticolo e rendendo difficile il moto delle dislocazioni.

Nel sistema Al-Cu, cosa precipita durante l'invecchiamento producendo il massimo rafforzamento?. Una fase martensitica tetragonale ad alto contenuto di rame. Carburi di alluminio dispersi uniformemente nella matrice. Particelle fini e ben disperse di CuAl₂ (fase θ) che ostacolano il moto delle dislocazioni. Ossidi di alluminio di forma sferica precipitati ai bordi di grano.

Cosa si intende per sovrainvecchiamento (overaging)?. La formazione di martensite durante l'invecchiamento a temperature troppo basse. L'arricchimento superficiale in elementi di lega per effetto della diffusione accelerata. Il fenomeno per cui un invecchiamento eccessivo causa ingrossamento e allontanamento dei precipitati, riducendo la durezza e la resistenza. La precipitazione di carburi di cromo ai bordi di grano durante il rinvenimento.

Nel rafforzamento per precipitazione, quali sono le tre fasi del trattamento termico?. Ricottura di normalizzazione, incrudimento e ricristallizzazione. Solubilizzazione, tempra di solubilizzazione e invecchiamento. Patentamento, trafilatura a freddo e distensione. Austenitizzazione, tempra martensitica e rinvenimento.

Le bande di Lüders sono: Zone di ricristallizzazione locale in prossimità delle superfici di frattura. Regioni di alta densità di vacanze che si formano durante la deformazione a caldo. Precipitati lamellari di cementite nei grani di ferrite. Deformazioni plastiche localizzate a circa 45° dalla direzione del carico, associate allo snervamento manifesto degli acciai a basso carbonio.

Qual è il fenomeno noto come 'snervamento manifesto' (sharp yield point)?. La brusca discontinuità nella curva σ-ε in cui è necessaria una tensione elevata per liberare le dislocazioni dalle atmosfere di Cottrell; dopo il distacco la tensione cade. L'improvvisa formazione di martensite durante la deformazione. Il superamento della tensione di snervamento per precipitazione accelerata di carburi. La progressiva diminuzione della tensione di snervamento per incrudimento negativo.

Cosa si intende per atmosfere di Cottrell?. Regioni a bassa densità di dislocazioni nelle celle di deformazione. Zone del reticolo arricchite di vacanze attorno ai precipitati coerenti. Aggregati di atomi interstiziali (C, N) che si accumulano attorno alle dislocazioni ancorandole e aumentando la tensione necessaria per metterle in moto. Film di ossido che si forma spontaneamente attorno ai bordi di grano.

Nel rafforzamento per soluzione solida sostituzionale, da cosa origina il rafforzamento?. Dall'eliminazione di vacanze dalla struttura cristallina. Dalla formazione di precipitati di seconda fase duri e coerenti. Dalla distorsione del reticolo causata dalla differenza di dimensione tra atomi di soluto e solvente, che ostacola il moto delle dislocazioni. Dall'aumento del numero di bordi di grano per unità di volume.

Nei processi industriali le lavorazioni a freddo sono spesso intervallate da trattamenti termici di addolcimento. Qual è il loro scopo?. Eliminare gli elementi di lega in eccesso per ricottura di omogeneizzazione. Aumentare ulteriormente la resistenza meccanica attraverso precipitazione. Ripristinare una sufficiente lavorabilità mediante ricristallizzazione, riducendo la densità di dislocazioni. Favorire la formazione di martensite per raffreddamento rapido.

Quale effetto supplementare produce la deformazione plastica a freddo sulla struttura cristallina?. Sviluppo di tessitura cristallografica e proprietà anisotrope. Eliminazione di tutti i bordi di grano. Dissoluzione completa degli elementi in soluzione solida. Formazione di una fase liquida intergranulare.

Cosa si intende per incrudimento (work hardening)?. Riduzione della durezza per riscaldamento a temperatura elevata. Formazione di precipitati coerenti durante il raffreddamento rapido. Aumento della resistenza meccanica dovuto all'incremento della densità di dislocazioni durante la deformazione plastica a freddo. Aumento della duttilità per lavorazione a temperature superiori alla ricristallizzazione.

In alcune leghe termomeccanicamente trattate con grani di 1–2 μm può manifestarsi: La formazione spontanea di martensite. Il fenomeno della superplasticità. La ricristallizzazione istantanea a temperatura ambiente. La precipitazione accelerata di carburi.

Perché una struttura a grani fini è in generale preferibile dal punto di vista ingegneristico?. Abbassa la temperatura di ricristallizzazione. Permette di ottenere una buona combinazione di resistenza e tenacità. Elimina completamente la duttilità aumentando la fragilità. Riduce l'effetto del rafforzamento per soluzione solida.

L'equazione di Hall-Petch descrive la dipendenza della tensione di snervamento σs dalla dimensione dei grani d. Come si esprime?. σs = σ₀ · d^(1/2). σs = σ₀ + kp/√d. σs = σ₀ · exp(−kp·d). σs = σ₀ − kp·d.

Qual è l'obiettivo comune a tutti i metodi di rafforzamento dei metalli?. Aumentare la temperatura di fusione della lega. Ostacolare il moto delle dislocazioni nel reticolo cristallino. Ridurre la densità del materiale. Eliminare i difetti puntiformi dalla struttura.

Cosa caratterizza gli acciai IF (Interstitial Free) per carrozzeria automobilistica?. Sono praticamente privi di elementi interstiziali liberi (C, N), il che conferisce ottima formabilità e duttilità per imbutitura profonda. Hanno struttura bifasica ferrite+martensite per combinare formabilità e resistenza. Sono acciai ad alto azoto che si rafforzano per soluzione solida interstiziale. Contengono alto tenore di carbonio interstiziale per massimizzare la resistenza a snervamento.

Cosa si intende con l'acronimo ARMCO Iron?. Un acciaio inossidabile austenitico con elevata resistenza alla corrosione marina. Un acciaio microlegato ad alta resistenza per costruzioni saldate. Il ferro commercialmente puro con contenuto di carbonio tra 0,02 e 0,04%, usato per proprietà magnetiche e conducibilità elettrica. Una ghisa grigia con grafite in fiocchi usata per basamenti di macchine.

Negli acciai comuni al carbonio, all'aumentare del contenuto di C quale proprietà diminuisce?. La resistenza all'usura. La durezza e la resistenza meccanica. La possibilità di ottenere strutture dure per tempra. La duttilità e la saldabilità.

Qual è la caratteristica fondamentale degli acciai microlegati rispetto agli acciai comuni?. Non contengono manganese per evitare la fragilità al rinvenimento. Hanno contenuto di carbonio superiore allo 0,8% per favorire la formazione di perlite fine. Contengono più del 5% di elementi di lega che aumentano la temprabilità. Contengono piccole quantità di Nb, V, Ti che formano carburi/nitruri fini, affinano il grano e aumentano la resistenza senza incrementare il carbonio.

Negli acciai basso-legati, quale ruolo svolgono Ni, Cr e Mo?. Migliorano la saldabilità riducendo la velocità critica di raffreddamento. Stabilizzano la fase austenitica impedendo la formazione di martensite. Aumentano la solubilità del carbonio nell'austenite a temperatura ambiente. Aumentano la temprabilità, rallentando le trasformazioni diffusive dell'austenite e favorendo la formazione di martensite in profondità.

Qual è il meccanismo di resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili?. La passivazione: formazione spontanea di un sottile film di Cr₂O₃ compatto e aderente che isola il metallo dall'ambiente e si riformi spontaneamente se danneggiato. La presenza di nichel che forma uno strato di ossido molto spesso e impermeabile. La struttura austenitica CFC che è intrinsecamente impermeabile ai gas. L'alto contenuto di carbonio che reagisce con l'ossigeno prima del ferro.

Perché negli acciai inossidabili il cromo deve essere presente in forma 'libera' e non legato in carburi?. I carburi di cromo abbassano la temperatura Ms favorendo la formazione di austenite residua. Il cromo legato in carburi aumenta la solubilità dell'idrogeno causando infragilimento. Se il cromo si lega in carburi di cromo ai bordi di grano, la matrice adiacente si impoverisce di Cr e perde la capacità di passivarsi, favorendo la corrosione intergranulare. I carburi di cromo sciolgono il film passivante per effetto galvanico.

Secondo la classificazione AISI, gli acciai inossidabili austenitici appartengono alla: Serie 300. Serie 600. Serie 400. Serie 200.

Gli acciai duplex (austeno-ferritici) si distinguono dagli austenitici perché: Hanno microstruttura mista austenite+ferrite, maggiore resistenza meccanica, migliore resistenza alla tensocorrosione e al pitting. Sono temprabili e raggiungono durezza superiore agli acciai martensitici. Sono completamente ferritici e non contengono nichel. Contengono più del 30% di nichel che stabilizza completamente l'austenite.

Gli acciai TRIP (Transformation Induced Plasticity) presentano durante la deformazione: La ricristallizzazione dinamica che affina il grano e aumenta la tenacità. La precipitazione di carburi fini di niobio che bloccano le dislocazioni. La decomposizione della bainite in perlite fine che aumenta la duttilità. La trasformazione progressiva dell'austenite residua in martensite, che fornisce un contributo aggiuntivo al rafforzamento e ritarda la localizzazione della deformazione.

Negli acciai inossidabili austenitici, qual è il ruolo del nichel?. Abbassare il contenuto di cromo libero migliorando la lavorabilità. Stabilizzare la fase austenitica, estendendo il suo campo di stabilità fino a temperatura ambiente e garantendo struttura CFC con elevata duttilità. Formare carburi di nichel che aumentano la resistenza all'usura superficiale. Aumentare la solubilità del carbonio nell'austenite favorendo la cementazione.

Negli acciai duplex, il cromo e il nichel svolgono ruoli opposti sulla microstruttura. Quale affermazione è corretta?. Sia il cromo che il nichel stabilizzano l'austenite, quindi il rapporto Cr/Ni non influenza la microstruttura. Il cromo stabilizza la ferrite (CCC) mentre il nichel stabilizza l'austenite (CFC); il bilanciamento tra i due elementi produce la microstruttura bifasica duplex. Il nichel forma carburi che destabilizzano la ferrite favorendo la trasformazione in austenite. Il cromo stabilizza l'austenite mentre il nichel favorisce la martensite.

I diagrammi di Evans (polarizzazione potenziodinamica) sono utilizzati per studiare: L'energia assorbita nelle prove di impatto Charpy in funzione della temperatura. La dipendenza della durezza dalla distanza dall'estremità temprata (prova Jominy). Il comportamento elettrochimico e la resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili, correlando potenziale e densità di corrente. La cinetica delle trasformazioni di fase austenite→perlite/bainite/martensite.

Negli acciai austenitici ad alto azoto (HNASS), la precipitazione di Cr₂N ha un effetto doppio. Quale?. Ha effetto solo sulla durezza superficiale senza influenzare la resistenza alla corrosione. Da un lato i precipitati contribuiscono al rafforzamento; dall'altro consumano Cr e N dalla soluzione solida, riducendo la resistenza alla corrosione e il rafforzamento interstiziale. Aumenta sempre la resistenza allo snervamento e la resistenza alla corrosione simultaneamente. Provoca sempre frattura fragile intergranulare indipendentemente dalla dimensione dei precipitati.

Negli acciai inossidabili, la norma EN 10088-1 definisce come inossidabili gli acciai con: Almeno 18% di Cr e almeno 8% di Ni. Almeno 25% di Cr e nessun limite di carbonio. Almeno 5% di Cr e meno dello 0,03% di C. Almeno 10,5% di Cr e al massimo circa 1,2% di C.

La ghisa bianca si forma quando: La ghisa bianca viene trattata termicamente a lungo a temperatura elevata. Si aggiunge magnesio al bagno fuso per sferoidizzare la grafite. Il carbonio precipita come grafite in fiocchi in una matrice perlitica. Il carbonio resta combinato come cementite, con raffreddamento rapido e basso tenore di silicio.

Nella ghisa nodulare (sferoidale), il carbonio grafitico è in forma di noduli sferici. Come si ottiene questa morfologia?. Raffreddando molto lentamente in forno per permettere la grafitizzazione completa. Aumentando il contenuto di cromo che favorisce la precipitazione sferica. Applicando un trattamento termico di patentamento alla ghisa bianca. Aggiungendo al bagno fuso elementi come Mg o Ca che modificano la nucleazione della grafite.

Le ghise sono leghe Fe-C con contenuto di carbonio: Superiore a circa 2% in peso. Inferiore a 0,022%. Compreso tra 0,77% e 2,11%. Compreso tra 0,022% e 0,77%.

La ghisa grigia è adatta ai basamenti di macchine principalmente perché: I fiocchi di grafite conferiscono ottima capacità di smorzare le vibrazioni (anelasticità). È facilmente temprata per ottenere alta durezza superficiale. Ha elevata tenacità a frattura che resiste agli urti. Ha bassa densità che riduce il peso della macchina.

Nelle leghe di magnesio del sistema Mg-Al o Mg-Zn, il rafforzamento per precipitazione è possibile perché: La struttura esagonale compatta del Mg favorisce spontaneamente la precipitazione senza trattamento termico. Il magnesio forma carburi interstiziali simili a quelli degli acciai microlegati. La solubilità degli elementi di lega diminuisce al diminuire della temperatura, consentendo la precipitazione controllata di una seconda fase dispersa che ostacola le dislocazioni. L'invecchiamento aumenta il numero di bordi di grano affinando la microstruttura.

Le leghe di magnesio vengono preferite per componenti strutturali nei trasporti principalmente perché: Hanno bassissima densità, elevato rapporto resistenza/peso e buona capacità di smorzamento delle vibrazioni (anelasticità). Sono le leghe metalliche con la massima resistenza a trazione in assoluto. Hanno elevata resistenza alla corrosione in ambienti marini senza protezione superficiale. Possono essere facilmente saldate senza precauzioni particolari.

Una caratteristica fondamentale dell'alluminio è la sua elevata affinità per l'ossigeno. Quale conseguenza pratica ne deriva?. Lo strato di ossido è poroso e favorisce la corrosione galvanica. Si forma spontaneamente uno strato superficiale di Al₂O₃ compatto e protettivo che conferisce buona resistenza alla corrosione. L'alluminio si ossida completamente a temperatura ambiente diventando inutilizzabile. L'ossidazione superficiale aumenta la conducibilità elettrica dell'alluminio.

Il trattamento -T6 per le leghe di alluminio consiste in: Solubilizzazione seguita da invecchiamento artificiale. Ricottura (leghe fuse) per ridurre le tensioni residue. Solubilizzazione, incrudimento e successivo invecchiamento. Incrudimento seguito da stabilizzazione a bassa temperatura.

Le leghe di alluminio della serie 7xxx (Al-Zn) sono caratterizzate da: Buona formabilità e resistenza alla corrosione, usate in strutture navali e oleodotti. Resistenza molto elevata e impiego aerospaziale, ma saldabilità scarsa e limitata resistenza alla tensocorrosione. Eccellente resistenza alla corrosione e buona saldabilità, usate in serbatoi criogenici. Elevata purezza e ottima conducibilità elettrica con basse proprietà meccaniche.

I bronzi all'alluminio sono particolarmente apprezzati in ambienti marini perché: L'alluminio riduce la densità della lega migliorando il rapporto resistenza/peso. L'alluminio forma uno strato di passivazione che rende il rame non conduttore. L'alluminio abbassa il punto di fusione facilitando la colata in forme complesse. L'alluminio migliora sia la resistenza meccanica sia la resistenza alla corrosione; alcune varianti possono essere sottoposte a indurimento per trasformazione.

L'ottone automatico (62% Cu, 35% Zn, 3% Pb) è preferito per lavorazioni automatiche grazie a: L'elevata resistenza alla corrosione in ambienti marini. La presenza di piombo che migliora la truciolabilità alle macchine utensili. La struttura monofasica α che garantisce ottima duttilità per imbutitura. Le proprietà elastiche che lo rendono adatto per molle.

Negli ottoni (Cu-Zn), all'aumentare del contenuto di zinco si osserva: Diminuzione della resistenza e aumento della duttilità. Formazione automatica di una seconda fase dura che aumenta la fragilità indipendentemente dalla concentrazione. Aumento della resistenza e della durezza, mentre la duttilità può diminuire oltre certe concentrazioni. Nessuna variazione delle proprietà meccaniche perché lo Zn è insolubile nel rame.

Quale lega di rame si distingue per le proprietà antiscintilla e viene usata per utensili in ambienti potenzialmente esplosivi?. Il bronzo al berillio (Cu-Be), indurito per precipitazione. Il cupronichel (Cu-Ni), resistente alla corrosione marina. Il bronzo al silicio (Cu-Si), noto per buona resistenza alla corrosione. L'ottone ammiragliato (Cu-Zn-Sn), usato per tubi condensatori.

Nel modello di Inglis, come varia la tensione massima all'apice di una cricca ellittica al variare della sua geometria?. La tensione all'apice diminuisce all'aumentare della lunghezza perché la cricca rilascia energia elastica. La tensione all'apice aumenta all'aumentare della lunghezza della cricca e al diminuire del raggio di curvatura; esiste una lunghezza critica oltre la quale la propagazione diventa instabile. La tensione all'apice è uniforme lungo tutta la superficie della cricca indipendentemente dal raggio di curvatura. La tensione all'apice dipende solo dalla tensione nominale applicata e non dalla geometria della cricca.

Cosa rappresenta il fattore di intensità delle tensioni K nella meccanica della frattura?. Un parametro che caratterizza completamente il campo di tensione all'apice della cricca e dipende dalla tensione applicata, dalla dimensione della cricca e dalla geometria del componente. Il rapporto tra la tensione massima e la tensione nominale applicata al componente. La resistenza a trazione del materiale misurata su provino standard. L'energia superficiale necessaria per creare due nuove superfici di frattura per unità di area.

Nella classificazione dei modi di propagazione della cricca, il Modo I è il più critico perché: Porta alla frattura per i valori più bassi di tensione, poiché le superfici della cricca si allontanano per effetto di una tensione normale perpendicolare al piano della fessura. È l'unico modo che produce cricche intergranulari nelle leghe metalliche. Si verifica solo in componenti sottili dove lo stato è di tensione piana. Comporta scorrimento nel piano della cricca e produce la massima deformazione plastica.

Nella meccanica della frattura lineare elastica (MFLE), in quale modo viene trattato il materiale?. Come un mezzo rigido-plastico senza deformazioni elastiche. Come un mezzo poroso con distribuzione statistica di difetti. Come un monocristallo privo di bordi di grano e inclusioni. Come un mezzo continuo elastico contenente una cricca.

Cosa si intende per stato di deformazione piana e perché favorisce la frattura fragile?. È lo stato tensionale che si instaura in elementi sufficientemente spessi, dove la deformazione fuori piano è impedita e lo stato tensionale diventa triassiale; questa condizione è più severa e fornisce il valore conservativo di K_IC. È la condizione in cui le tensioni normali e tangenziali sono uguali in tutte le direzioni, tipica dei componenti sferici. È lo stato che si verifica nei componenti sottili dove tutte le tensioni fuori piano sono nulle e la cricca si propaga con elevata deformazione plastica. È lo stato che favorisce la frattura duttile perché riduce il confinamento plastico attorno all'apice della cricca.

La teoria di Griffith si basa su un approccio energetico. Qual è la condizione necessaria per la propagazione di una cricca secondo questo modello?. Il fattore di intensità delle tensioni deve superare il limite di fatica del materiale. L'energia elastica liberata per unità di superficie (G) deve essere almeno pari alla resistenza all'avanzamento della cricca (R), cioè G ≥ R. La tensione all'apice della cricca deve superare la tensione di snervamento del materiale. La temperatura del componente deve essere inferiore alla temperatura di transizione duttile-fragile.

Nel criterio COD (Crack Opening Displacement), quando è preferibile rispetto alla MFLE e quale è il suo principale limite?. È preferibile per materiali fragili dove la deformazione plastica è assente; il limite è che richiede provini di geometria molto specifica. È preferibile quando K_IC non è noto sperimentalmente; il limite è che sopravvaluta la resistenza a frattura nei metalli a struttura CCC. È preferibile a bassa temperatura dove la deformazione è prevalentemente elastica; il limite è che non tiene conto dell'effetto dell'ambiente corrosivo. È preferibile quando la zona plasticizzata all'apice è significativa rispetto alla dimensione della cricca (materiali duttili); il suo limite principale è che non permette la determinazione diretta della tensione critica di frattura.

Affinché K_IC sia considerata una proprietà intrinseca del materiale, quali condizioni devono essere soddisfatte?. La velocità di applicazione del carico deve essere superiore a 1 mm/min e la temperatura deve essere costante durante la prova. Il materiale deve essere puramente elastico senza alcuna zona plasticizzata e la prova deve essere condotta in vuoto. Il provino deve essere monocristallino e la cricca deve essere perfettamente rettilinea e priva di ramificazioni. La funzione geometrica del fattore K deve tendere all'unità (cricca piccola rispetto al componente) e lo stato tensionale all'apice deve essere di deformazione piana (componente sufficientemente spesso).

Qual è il problema ingegneristico principale una volta che una cricca si è formata in un componente reale?. La corrosione dell'apice della cricca, che accelera il cedimento chimico prima di quello meccanico. L'eliminazione delle tensioni residue attorno alla cricca mediante trattamento termico. La nucleazione di nuove cricche, poiché la prima cricca è solitamente troppo piccola per essere pericolosa. La propagazione della cricca, poiché è altamente improbabile che un componente reale sia privo di difetti e ciò che determina la sicurezza è la capacità del materiale di arrestarne la crescita.

Quando si dice che un materiale è soggetto a fatica e perché questo fenomeno è critico in ingegneria?. Quando è sottoposto a carichi statici superiori al limite di snervamento per periodi prolungati, causando scorrimento viscoso. Quando è esposto simultaneamente a carichi meccanici e ambienti corrosivi che degradano le proprietà superficiali. Quando subisce cicli termici ripetuti che causano dilatazioni e contrazioni differenziali nella microstruttura. Quando è sottoposto a carichi variabili nel tempo anche inferiori al limite di snervamento; è critico perché si stima che oltre il 90% dei cedimenti degli organi di macchine sia riconducibile a fenomeni di fatica.

Il diagramma di Wöhler rappresenta: L'energia assorbita durante la frattura in funzione della temperatura, evidenziando la transizione duttile-fragile. L'ampiezza della tensione σ_a in funzione del logaritmo del numero di cicli a rottura log N, descrivendo la relazione tra livello di sollecitazione e durata del materiale. La velocità di propagazione della cricca da/dN in funzione della variazione del fattore di intensità delle tensioni ΔK. La tensione di snervamento in funzione della dimensione del grano secondo la relazione di Hall-Petch.

Nello stadio I del processo di fatica, come si innesca la cricca e quale ruolo svolge la finitura superficiale?. La cricca si innesca sempre in corrispondenza di inclusioni interne indipendentemente dalla finitura superficiale. La cricca si innesca alla superficie per scorrimento ciclico delle dislocazioni che genera estrusioni e intrusioni; superfici rugose favoriscono l'innesco (effetto intaglio), mentre la lucidatura lo ritarda spostando il controllo della vita verso la fase di propagazione. La cricca si innesca preferenzialmente nei grani orientati con il piano di scorrimento perpendicolare alla superficie libera. La finitura superficiale non ha influenza sull'innesco della cricca, che è governato esclusivamente dalla composizione chimica.

Quale differenza fondamentale esiste tra materiali ferrosi e non ferrosi nel comportamento a fatica?. I materiali ferrosi presentano sempre dispersione nulla nei risultati di fatica, mentre i non ferrosi mostrano grande variabilità. I materiali non ferrosi hanno sempre vita a fatica superiore ai materiali ferrosi per qualsiasi livello di sollecitazione. I materiali ferrosi mostrano un vero limite di fatica (la cricca non si propaga al di sotto di una certa σ_a), mentre i non ferrosi non raggiungono mai un limite asintotico e si introduce un limite convenzionale riferito a 10⁶–10⁸ cicli. I materiali non ferrosi non sono soggetti a fatica perché privi di struttura cristallina regolare.

Come agisce la corrosione-fatica sulle curve di propagazione della cricca e perché la frequenza di carico è rilevante?. Ha effetto solo in ambienti con pH<4; a pH neutro la corrosione-fatica è equivalente alla fatica in aria. Aumenta K_IC perché i prodotti di corrosione riempiono la cricca riducendo l'apertura effettiva, rallentando la propagazione a qualsiasi frequenza. Influisce solo sulla fase di innesco (stadio I) ma non sulla propagazione stabile (stadio II) descritta dalla legge di Paris. Riduce la soglia ΔK_th e la tenacità K_IC, accelerando la propagazione; la frequenza è rilevante perché il processo corrosivo è controllato dalla diffusione delle specie chimiche nella cricca: frequenze basse lasciano più tempo alla corrosione e peggiorano il comportamento.

Cosa si intende per soglia di propagazione ΔK_th e quale è il suo significato applicativo?. È il valore minimo di ΔK al di sotto del quale la cricca non si propaga in modo apprezzabile; consente di definire la dimensione massima ammissibile di un difetto in un componente senza che esso evolva nelle condizioni operative date. È la tenacità a frattura valutata in condizioni di carico ciclico, sempre uguale a K_IC indipendentemente da R. È il valore di ΔK al quale la velocità di propagazione raggiunge il massimo, segnando il passaggio alla rottura instabile. È la variazione critica del fattore di intensità oltre la quale la zona plasticizzata copre l'intera sezione del componente.

La legge di Paris descrive la propagazione stabile della cricca a fatica. Come si esprime e cosa rappresentano i parametri?. da/dN = C(ΔK)^m, dove C e m sono costanti del materiale e dell'ambiente; m assume valori tipici tra 2 e 4 ed è inversamente correlato alla tenacità del materiale. da/dN = ΔK/K_IC, che esprime il rapporto tra l'intensificazione ciclica e la tenacità critica del materiale. da/dN = C·N^m, dove N è il numero di cicli già percorsi e m è l'esponente di danneggiamento cumulato. da/dN = C·σ_a·√(πa), dove C è una costante adimensionale e σ_a è l'ampiezza della tensione applicata.

Nelle superfici di frattura per fatica, cosa rappresentano le striature di fatica osservabili al SEM?. Le tracce dei piani di scorrimento cristallografici attivati durante la deformazione plastica precedente la rottura. Le regioni in cui il processo corrosivo ha dissolto localmente il materiale alternandosi con zone non attaccate. I gradini di clivaggio che si formano quando la cricca passa da un grano all'altro con diversa orientazione. Le posizioni successive del fronte della cricca durante i cicli di carico; ogni striatura corrisponde all'avanzamento della cricca in un ciclo e sono perpendicolari alla direzione di propagazione.

La frattura intergranulare è associata a una riduzione della coesione intergranulare. Quali sono le cause principali?. Elevata velocità di raffreddamento che genera tensioni termiche lungo i bordi di grano. Alta concentrazione di dislocazioni ai bordi di grano per incrudimento severo. Presenza di microstruttura a grani grossolani che riduce l'area totale dei bordi di grano. Presenza di fasi fragili ai bordi di grano, corrosione sotto tensione (SCC), infragilimento da idrogeno e danneggiamento termico.

La frattura per clivaggio presenta caratteristiche morfologiche tipiche. Quali sono i river pattern e cosa indicano?. Fossette sferiche che si formano per coalescenza di microvuoti attorno a inclusioni; indicano la presenza di contaminanti nel materiale. Gradini tra piani di clivaggio adiacenti di grani contigui che indicano la presenza di geminati nella struttura. Strutture a forma di flusso che si formano quando gradini di clivaggio si uniscono; indicano la direzione di propagazione della cricca e consentono di risalire al punto di innesco. Striature parallele che corrispondono ciascuna a un ciclo di carico durante la propagazione a fatica.

Quali caratteristiche morfologiche contraddistinguono una superficie di frattura duttile all'osservazione al SEM?. La presenza di fossette (dimples) che rappresentano l'impronta delle microcavità coalescenti; equiassiche per trazione, allungate (paraboliche) per taglio. Striature perpendicolari alla direzione di propagazione, ciascuna corrispondente a un ciclo di carico. La morfologia a grani esposti con superficie levigata dovuta allo scorrimento plastico ai bordi di grano. River pattern che convergono verso il punto di innesco della cricca, indicando la direzione di propagazione.

Quali sono le quattro categorie fondamentali di superfici di frattura nella classificazione frattografica?. Frattura a caldo, frattura a freddo, frattura per corrosione e frattura per fluage. Frattura per trazione, frattura per torsione, frattura per flessione e frattura per compressione. Frattura per clivaggio (transgranulare), frattura duttile (transgranulare), frattura per fatica (transgranulare) e frattura intergranulare. Frattura transgranulare, frattura intergranulare, frattura per distacco di rivestimento e frattura per delaminazione.

Quali informazioni è possibile ricavare dall'analisi frattografica di una superficie di frattura?. La microdurezza superficiale e lo stato delle tensioni residue prima del cedimento. La composizione chimica esatta del materiale e la temperatura di esercizio al momento del cedimento. Il numero di cicli di carico sopportati prima della rottura e il coefficiente di asimmetria R. La modalità di frattura, il punto di origine della cricca e la direzione di propagazione.

Una frattura intergranulare può essere 'microscopicamente duttile ma macroscopicamente fragile'. Cosa significa e in quale situazione si verifica?. Significa che la curva carico-spostamento mostra un comportamento lineare fino alla rottura ma l'energia assorbita è elevata per la grande area di frattura. Significa che la frattura avviene in modo duttile a bassa temperatura ma fragile ad alta temperatura per inversione del comportamento. Significa che i bordi di grano si deformano plasticamente mentre l'interno dei grani rimane rigido, producendo un aspetto macroscopicamente fragile. Significa che localmente ai bordi di grano si osservano microcavità (comportamento duttile), ma la cricca si propaga rapidamente lungo i bordi senza deformazione macroscopica apprezzabile; si verifica in leghe come quelle di alluminio ad alta resistenza dove la frattura segue la zona impoverita di precipitati (PFZ).

Nel processo Laser Powder Bed Fusion (LPBF), come avviene la costruzione del componente?. Un ugello coassiale alimenta polvere nell'area di fusione generata da un laser, costruendo il pezzo senza camera chiusa. Un laser deposita filo metallico fuso direttamente nella zona di costruzione senza letto di polvere preformato. Un laser fonde selettivamente strati successivi di polvere metallica depositata su una piattaforma mobile in atmosfera controllata; la piattaforma si abbassa dello spessore di un layer dopo ogni fusione. Un fascio di elettroni sinterizza le polveri senza fonderle completamente, mantenendo la struttura granulare originale.

Quali sono i principali difetti che si possono riscontrare nei componenti metallici prodotti via AM?. Unicamente ossidi da contaminazione atmosferica, eliminabili completamente con un semplice trattamento termico in atmosfera riducente. Esclusivamente tensioni residue di compressione che causano distorsione dimensionale ma non riducono le proprietà meccaniche. Porosità da mancata fusione (lack of fusion), porosità da keyhole, cricche a caldo e inclusioni; agiscono come concentratori di tensione e compromettono la resistenza meccanica, specialmente a fatica. Solo porosità superficiale connessa all'esterno, assente nella zona interna del componente.

Qual è il principio fondamentale che distingue l'Additive Manufacturing (AM) dai processi produttivi tradizionali?. L'AM utilizza esclusivamente polveri metalliche di dimensione nanometrica, mentre i processi tradizionali impiegano lingotti o semilavorati di grandi dimensioni. L'AM produce componenti con proprietà isotrope perfette, mentre i processi tradizionali introducono sempre anisotropia. L'AM costruisce componenti mediante aggiunta progressiva di materiale strato su strato partendo da un modello digitale 3D, mentre i processi tradizionali si basano su rimozione di materiale o deformazione plastica. L'AM richiede stampi e utensili dedicati per ogni geometria, mentre i processi tradizionali sono indipendenti dalla forma finale.

Quali caratteristiche metallurgiche peculiari derivano dalle condizioni di solidificazione nei processi PBF e quali conseguenze hanno sulle proprietà?. Le alte velocità di raffreddamento eliminano completamente la formazione di fasi di seconda fase, producendo strutture monofasiche indipendentemente dalla composizione. Le condizioni quasi statiche di solidificazione producono strutture a grani equiassici con proprietà isotrope e assenza di tensioni residue. Le velocità di raffreddamento dell'ordine di 10⁵–10⁶ K/s producono microstrutture molto fini con grani colonnari orientati lungo la direzione di costruzione, condizioni non di equilibrio, possibile formazione di fasi metastabili e marcata anisotropia delle proprietà meccaniche. La solidificazione lenta favorisce la precipitazione di carburi grossolani che aumentano la durezza ma riducono la tenacità.

Cosa si intende per Design for Additive Manufacturing (DfAM) e in cosa differisce dall'approccio progettuale tradizionale?. L'approccio che consiste nel convertire disegni CAD esistenti in file STL senza modificarne la geometria. Un metodo che replica esattamente le geometrie dei processi sottrattivi, adattandole solo per ridurre il materiale di supporto necessario. Un approccio progettuale che sfrutta le potenzialità specifiche del processo additivo (geometrie complesse, strutture reticolari, ottimizzazione topologica) concependo il componente tenendo conto fin dall'inizio di modalità di costruzione, direzione di deposizione e trattamenti post-processo. Una tecnica esclusivamente software che calcola automaticamente la struttura del supporto senza richiedere competenze metallurgiche.

Quale ruolo svolge il post-processing nei componenti AM e quali trattamenti sono tipicamente necessari?. Solo il trattamento HIP è necessario per i componenti AM, mentre le tensioni residue si rilassano spontaneamente a temperatura ambiente nel giro di poche settimane. È una fase fondamentale: trattamenti termici di distensione riducono le tensioni residue; l'Hot Isostatic Pressing (HIP) chiude le porosità interne; le lavorazioni di finitura (fresatura, rettifica, sabbiatura) migliorano la rugosità superficiale e la resistenza a fatica. Il post-processing consiste esclusivamente nella rimozione delle strutture di supporto mediante dissoluzione chimica, senza altri trattamenti termici o meccanici. Il post-processing non è necessario perché i componenti AM escono dalla macchina con proprietà finali ottimali e finitura superficiale adeguata a qualsiasi applicazione.

Nel settore biomedicale, come vengono sfruttate le strutture reticolari (lattice) prodotte via AM per gli impianti ossei e quale fenomeno biologico si intende favorire?. Le strutture reticolari consentono di realizzare impianti con porosità controllata che favorisce l'osteointegrazione (crescita del tessuto osseo all'interno della struttura); la modulazione della porosità permette anche di adattare il modulo elastico dell'impianto a quello dell'osso circostante, riducendo lo stress shielding e il conseguente riassorbimento osseo. Le strutture reticolari nei dispositivi biomedicali servono esclusivamente a ridurre il peso dell'impianto senza alcun effetto sulla risposta biologica dell'osso. Le strutture reticolari sono usate solo nella produzione di strumenti chirurgici sterili monouso, non negli impianti permanenti. Le lattice structures vengono utilizzate per massimizzare la durezza superficiale dell'impianto impedendo la migrazione batterica nei pori.

Quali sono i principali limiti tecnologici e produttivi che ancora ostacolano la diffusione su larga scala dell'AM dei metalli?. I limiti sono esclusivamente legati alla disponibilità di polveri metalliche sferiche di qualità sufficiente, problema già risolto per le leghe di titanio e alluminio. Costi elevati di macchine e materiali, difficoltà nel garantire la ripetibilità del processo, complessità nel controllo qualità per difetti interni, mancanza di standardizzazione completa e necessità di competenze specifiche per la progettazione DfAM. L'AM è ormai pienamente competitivo con i processi tradizionali su larga scala; gli unici limiti riguardano le dimensioni massime dei componenti producibili. Il solo limite è la velocità di deposizione, inferiore ai processi tradizionali di almeno un ordine di grandezza in tutte le applicazioni industriali.

Quale architettura polimerica è caratterizzata da una singola catena senza ramificazioni laterali?. Struttura reticolata (cross-linked). Struttura a network. Struttura lineare. Struttura ramificata.

Qual è la caratteristica fondamentale che distingue i polimeri artificiali da quelli naturali?. I polimeri artificiali sono polimeri naturali chimicamente modificati per migliorarne le proprietà, come la nitrocellulosa ottenuta dalla cellulosa. I polimeri artificiali non contengono unità ripetitive ma molecole irregolari. I polimeri artificiali hanno sempre peso molecolare inferiore ai polimeri naturali. I polimeri artificiali sono sintetizzati interamente in laboratorio senza partire da strutture naturali preesistenti.

Cosa caratterizza i polimeri termoindurenti rispetto ai termoplastici?. I termoindurenti hanno solo interazioni secondarie tra catene e possono essere rifusi ripetutamente. I termoindurenti hanno peso molecolare inferiore ai termoplastici e si processano a temperature più basse. I termoindurenti hanno legami covalenti tra catene diverse che formano una rete tridimensionale permanente e non possono essere rifusi. I termoindurenti sono sempre completamente amorfi mentre i termoplastici sono sempre semicristallini.

Perché la struttura ramificata riduce la cristallizzabilità di un polimero rispetto alla struttura lineare?. Le ramificazioni aumentano la densità di reticolazione che blocca i movimenti delle catene. Le ramificazioni introducono doppi legami che irrigidiscono la catena impedendo il ripiegamento. Le ramificazioni aumentano il peso molecolare fino a valori troppo elevati per la cristallizzazione. Le ramificazioni interferiscono con l'impacchettamento regolare delle catene, riducendo la capacità di formare strutture ordinate.

In quale settore la densità dei polimeri (0,9–2,2 g/cm³) rappresenta il vantaggio competitivo più significativo rispetto ai metalli (7–19 g/cm³)?. Nell'edilizia, dove la densità elevata è necessaria per garantire la stabilità strutturale degli edifici. Nella medicina, dove la densità elevata è richiesta per la biocompatibilità degli impianti. Nei trasporti e nell'aeronautica, dove il rapporto resistenza/peso elevato consente di ridurre i consumi energetici. Nell'elettronica di potenza, dove la massa maggiore dei metalli migliora la dissipazione del calore.

Il polietilene ad alta densità (HDPE) differisce dal polietilene a bassa densità (LDPE) principalmente perché: L'HDPE contiene più carbonio per unità ripetitiva rispetto all'LDPE. L'HDPE viene prodotto a temperature più alte che ne aumentano la densità atomica. L'HDPE ha struttura prevalentemente lineare che favorisce la cristallizzazione e maggiore densità, mentre l'LDPE ha numerose ramificazioni che riducono l'impacchettamento. L'HDPE è un copolimero con unità di propilene, mentre l'LDPE è un omopolimero puro.

Quale vantaggio principale offre la facilità di modellatura dei polimeri rispetto ai metalli?. Non richiedono stampi poiché si modellano spontaneamente per effetto della pressione atmosferica. Possono essere trasformati in forme complesse mediante stampaggio a iniezione, estrusione o termoformatura con costi e tempi inferiori. Mantengono forma e dimensioni esatte anche a temperature superiori ai 500 °C. Possono essere rilavorati a freddo senza richiedere alcuna fonte di energia termica.

Qual è la differenza tra monomero e unità strutturale (mero) di un polimero?. l monomero ha sempre peso molecolare maggiore dell'unità strutturale perché perde atomi durante la reazione. L'unità strutturale è formata da due o più monomeri identici uniti covalentemente. Il monomero e l'unità strutturale sono sempre chimicamente identici perché la polimerizzazione non altera la struttura atomica. L'unità strutturale non è identica al monomero perché il processo di polimerizzazione implica un riarrangiamento elettronico e la rottura/formazione di legami.

Quale classe di polimeri è ottenuta completamente per sintesi chimica a partire da monomeri petrolchimici?. Polimeri artificiali. Oligomeri. Polimeri naturali. Polimeri sintetici.

Gli elastomeri si distinguono dai termoplastici e dai termoindurenti perché: Hanno struttura debolmente reticolata con un numero limitato di crosslink che consente deformazioni reversibili anche superiori al 200%. Hanno densità di reticolazione massima che li rende rigidi come i termoindurenti ma con grande allungamento. Sono sempre completamente cristallini con temperatura di fusione ben definita superiore ai 200 °C. Sono completamente privi di crosslink e possono fluire sotto qualsiasi carico applicato.

Gli oligomeri si distinguono dai polimeri perché hanno un grado di polimerizzazione: Pari a zero perché non contengono unità ripetitive. Superiore a 1000 e presentano eccellenti proprietà meccaniche. Inferiore a 10 e si presentano come liquidi viscosi a temperatura ambiente. Compreso tra 100 e 1000 e mostrano comportamento semicristallino.

Qual è il range tipico di pesi molecolari dei polimeri?. Da 10.000 a 100.000.000 g/mol. Da 1.000.000 a 1.000.000.000 g/mol. Da 100 a 10.000 g/mol. Da 1 a 100 g/mol.

Quali legami tengono insieme gli atomi all'interno di una singola catena polimerica?. Legami ionici. Legami chimici covalenti. Forze di van der Waals. Legami a idrogeno.

Cosa indica etimologicamente il termine 'polimero'?. Un materiale inorganico con struttura reticolare tridimensionale. Una sostanza composta da molte parti uguali (dal greco 'poli' = molte e 'mero' = parti). Una lega metallica con più di due componenti. Una sostanza formata da un singolo monomero di grande peso molecolare.

Cosa misura l'indice di polidispersità (i.p.) di un polimero?. Il numero medio di ramificazioni per catena polimerica nel campione. La differenza tra il peso molecolare massimo e minimo presente nella distribuzione. Il rapporto tra il numero di catene lunghe e il numero di catene corte nel campione. Il rapporto Mw/Mn; un valore pari a 1 indica distribuzione monodispersa, valori maggiori indicano distribuzioni più ampie.

Il polietilentereftalato (PET) si produce per policondensazione tra: Bisfenolo A e fosgene, con eliminazione di acido cloridrico. Acido tereftalico (o dimetilftalato) ed etilenglicole, con eliminazione di acqua (o metanolo). Caprolattame e acqua, per apertura dell'anello lattamico in ambiente acido. Esametilendiammina e acido adipico, con eliminazione di acqua.

Cosa si intende per omopolimero e come si differenzia da un copolimero?. Un omopolimero si produce per policondensazione; un copolimero si produce esclusivamente per poliaddizione. Un omopolimero ha tutte le catene della stessa lunghezza; un copolimero ha distribuzione ampia di pesi molecolari. Un omopolimero è sempre cristallino; un copolimero è sempre amorfo. Un omopolimero è ottenuto da un singolo tipo di monomero; un copolimero ha catene composte da due o più unità strutturali diverse.

Nel nylon-6,6 prodotto per policondensazione, quale sottoprodotto viene eliminato ad ogni stadio di reazione?. Una molecola di HCl per ogni legame uretanico formato tra i monomeri. Una molecola di CO₂ per ogni legame esterico formato durante la condensazione. na molecola di metanolo per ogni legame imminico formato nella catena principale. Una molecola d'acqua (H₂O) per ogni legame ammidico formato tra il gruppo -NH₂ dell'esametilendiammina e il gruppo -COOH dell'acido adipico.

Cosa distingue la policondensazione (reazione a stadi) dalla poliaddizione riguardo alla crescita del peso molecolare?. Nella policondensazione non vi è dipendenza dalla temperatura, mentre nella poliaddizione la temperatura è il parametro di controllo principale. Nella policondensazione si raggiungono pesi molecolari molto più elevati di quelli ottenibili con la poliaddizione. Nella policondensazione il peso molecolare raggiunge il valore finale in pochi secondi, mentre nella poliaddizione cresce lentamente per ore. Nella policondensazione il peso molecolare aumenta gradualmente per tutta la durata della reazione (prima dimeri, poi oligomeri, poi polimeri), mentre nella poliaddizione le catene crescono rapidamente mentre il monomero è ancora presente.

Perché la reversibilità delle reazioni di policondensazione è un aspetto critico dal punto di vista del processo?. Perché la reversibilità impedisce la formazione di polimeri ad alto peso molecolare limitando il DP a valori inferiori a 100. Perché la reazione inversa genera radicali liberi che danneggiano le catene già formate riducendone il peso molecolare. Perché il polimero può subire depolimerizzazione se i sottoprodotti non vengono allontanati; per ottenere alti pesi molecolari occorre rimuovere continuamente i sottoprodotti (es. acqua) spostando l'equilibrio verso la formazione del polimero. Perché la reazione reversibile consente di riciclare i monomeri a costo energetico nullo senza necessità di separazione.

Nei copolimeri a blocchi (block copolymers), come si distribuiscono le unità monomeriche?. Lunghe sequenze consecutive dello stesso monomero (AAAA…BBBB…) che portano a separazione di fase nanometrica con proprietà uniche come la combinazione di rigidità ed elasticità. Le unità sono distribuite in modo casuale lungo la catena con proprietà intermedie tra i due omopolimeri. Una catena principale di un monomero porta ramificazioni laterali formate dall'altro monomero. Le unità si alternano regolarmente secondo la sequenza ABABAB… favorendo la cristallizzazione.

Nel meccanismo di terminazione per combinazione nella polimerizzazione radicalica: Un iniziatore radicalico si aggiunge all'estremità della catena riducendone la reattività fino all'arresto. La catena radicalica reagisce con l'ossigeno dell'aria formando un perossido che blocca la propagazione. Un atomo di idrogeno si trasferisce da una catena all'altra producendo due macromolecole separate, una satura e una con doppio legame terminale. Due catene radicaliche si uniscono formando un'unica macromolecola con peso molecolare pari alla somma dei pesi delle due catene.

Nello stadio di iniziazione della poliaddizione radicalica, cosa avviene?. Un iniziatore si decompone generando radicali liberi che reagiscono con il monomero aprendo il doppio legame e trasferendo il carattere radicalico alla catena nascente. Due catene polimeriche si combinano per formare una macromolecola di peso molecolare doppio. Un catalizzatore di coordinazione si lega al monomero determinando la stereochimica del polimero finale. I monomeri si uniscono spontaneamente senza necessità di specie attive esterne formando oligomeri stabili.

Quale meccanismo di polimerizzazione non produce sottoprodotti durante la reazione?. La policondensazione (reazione a stadi), che elimina acqua o altri piccoli molecole ad ogni stadio. La poliaddizione (reazione a catena), in cui i monomeri si addizionano senza eliminazione di molecole a basso peso molecolare. La copolimerizzazione casuale, che elimina HCl durante la formazione del legame tra monomeri diversi. La polimerizzazione per apertura di anello, che elimina CO₂ durante la crescita della catena.

Cosa si intende per tatticità di un polimero?. La disposizione spaziale dei gruppi sostituenti lungo la catena polimerica, classificata come isotattica (tutti dallo stesso lato), sindiotattica (alternata) o atattica (casuale). Il numero di ramificazioni per unità di massa presente nella catena principale del polimero. La distribuzione dei pesi molecolari espressa dall'indice di polidispersità Mw/Mn. La capacità del polimero di ruotare attorno ai legami semplici della catena principale.

Qual è l'unità morfologica fondamentale dei cristalli polimerici?. La lamella cristallina, una struttura a piastrina con spessore di 5–50 nm formata da catene che si ripiegano (chain folding) più volte. La sfera di cristallizzazione (sferulite) con dimensioni micrometriche che cresce per nucleazione eterogenea. Il cristallino primario con struttura CFC identica a quella dei metalli ma formata da macromolecole. L'oligomero cristallizzato con grado di polimerizzazione inferiore a 100 che funge da nucleo di cristallizzazione.

In un polimero semicristallino, il grado di cristallinità si calcola dalla densità del campione. % cryst = (ρs − ρa) / (ρc + ρa) × 100. % cryst = ρc / ρs × 100. % cryst = [ρc(ρs − ρa)] / [ρs(ρc − ρa)] × 100, dove ρs è la densità del campione, ρa quella del polimero amorfo e ρc quella del cristallino. % cryst = (ρc − ρs) / (ρc − ρa) × 100.

Perché i polimeri non possono mai raggiungere cristallinità completa (100%)?. I polimeri sono per definizione sostanze amorfe prive di qualsiasi ordine a lungo raggio nella struttura. La lunghezza delle catene macromolecolari, i loro attorcigliamenti (entanglement) e i difetti strutturali lungo la catena impediscono l'organizzazione perfetta in reticolo cristallino. I legami covalenti della catena polimerica impediscono la formazione di reticoli cristallini che richiedono legami ionici. La cristallizzazione completa richiederebbe temperature inferiori allo zero assoluto non raggiungibili industrialmente.

La conformazione random coil (gomitolo statistico) è la più probabile per una macromolecola isolata all'equilibrio perché: Corrisponde alla conformazione completamente estesa in cui la catena sfrutta completamente la resistenza dei legami covalenti. assimizza l'energia potenziale del sistema impedendo le interazioni sfavorevoli tra segmenti di catena distanti. Minimizza l'energia cinetica delle molecole portando alla solidificazione istantanea del polimero. Corrisponde alla minima energia libera del sistema, risultante dalla combinazione di energia conformazionale minima e massima entropia conformazionale.

Gli sferuliti nei polimeri semicristallini, osservati al microscopio polarizzato, mostrano un pattern a croce di Malta. Quale proprietà fisica genera questo pattern?. La diffrazione dei raggi X che produce picchi caratteristici in posizioni corrispondenti ai piani reticolari lamellari. La riflessione selettiva della luce sulle superfici delle lamelle orientate tangenzialmente. La birifrangenza prodotta dall'orientazione radiale delle catene, con bracci scuri che si estendono dal centro ai bordi dello sferulite. La fluorescenza delle regioni amorfe quando illuminate con luce UV polarizzata.

Il polipropilene isotattico ha proprietà meccaniche superiori rispetto al polipropilene atattico. Perché?. Il polipropilene isotattico ha maggiore densità di reticolazione che conferisce rigidità e resistenza meccanica. Il polipropilene isotattico forma legami idrogeno tra le catene che aumentano la coesione e le proprietà meccaniche. La regolarità isotattica consente l'impacchettamento efficiente delle catene favorendo la cristallizzazione; il risultato è un semicristallino con elevate proprietà meccaniche, mentre l'atattico è amorfo con proprietà modeste. Il polipropilene isotattico ha peso molecolare maggiore perché la polimerizzazione con catalizzatori stereospecifici produce catene più lunghe.

Il polistirene sindiotattico ha temperatura di fusione superiore a 270 °C mentre il polistirene atattico è completamente amorfo con Tg ≈ 100 °C. Quale principio spiega questa differenza?. Il polistirene sindiotattico ha maggiore peso molecolare perché i catalizzatori stereospecifici producono catene più lunghe. La tatticità influenza solo la Tg e non la Tm; la differenza di 270 °C vs 100 °C è dovuta alla composizione chimica diversa. La regolarità sindiotattica consente la cristallizzazione con formazione di strutture ordinate stabili, mentre la disposizione casuale dell'atattico impedisce la cristallizzazione e produce solo una Tg senza Tm. Il polistirene sindiotattico contiene più doppi legami nella catena che aumentano la rigidità e la temperatura di fusione.

La guttaperca (1,4-trans-poliisoprene) ha composizione chimica identica alla gomma naturale ma comportamento completamente diverso. Perché?. La configurazione trans dispone i sostituenti su lati opposti del doppio legame, rendendo la catena più rigida con temperatura di transizione vetrosa più alta e comportamento simile a un plastico rigido. La guttaperca ha grado di polimerizzazione molto inferiore alla gomma naturale, limitando l'intreccio tra catene. La guttaperca è reticolata chimicamente mentre la gomma naturale è priva di crosslink. La guttaperca ha struttura isotattica mentre la gomma naturale ha struttura sindiotattica.

La gomma naturale (1,4-cis-poliisoprene) ha eccellenti proprietà elastiche perché: La configurazione trans blocca la rotazione attorno al doppio legame aumentando la rigidità e la resistenza meccanica. La struttura a network tridimensionale con elevata densità di reticolazione consente deformazioni reversibili elevate. La struttura isotattica con sostituenti allineati favorisce la cristallizzazione che conferisce elasticità al materiale. La configurazione cis pone i gruppi metilici dallo stesso lato del doppio legame, conferendo maggiore flessibilità alla catena e temperatura di transizione vetrosa bassa.

Cosa distingue la configurazione di un polimero dalla sua conformazione?. La configurazione può cambiare con la temperatura; la conformazione rimane invariata per tutta la vita del polimero. La configurazione è fissa e non modificabile senza rompere legami covalenti; la conformazione è dinamica e può variare attraverso rotazioni attorno ai legami semplici. La configurazione descrive la forma globale della catena (es. random coil); la conformazione descrive l'arrangiamento degli atomi attorno a un singolo legame. La configurazione è determinata dalla composizione chimica; la conformazione è determinata dal peso molecolare.

Come si spiega il fatto che i termoindurenti fortemente reticolati mantengono un modulo elevato anche ad alte temperature, mentre gli elastomeri mostrano un ampio plateau gommoso?. I termoindurenti hanno Tg molto alta per la presenza di anelli aromatici; gli elastomeri hanno Tg molto bassa ma analogo plateau gommoso di modesta ampiezza. Nei termoindurenti la densità di reticolazione è elevata e i crosslink covalenti impediscono il flusso anche ad alta T; negli elastomeri i crosslink sono pochi e consentono la deformazione elastica con ritorno spontaneo delle catene alla conformazione aggrovigliata. Nei termoindurenti la cristallinità è molto alta e i cristalliti si comportano come rinforzi; gli elastomeri sono amorfi e mostrano solo modulo della fase gommosa. I termoindurenti hanno peso molecolare teoricamente infinito che impedisce qualsiasi flusso; gli elastomeri hanno peso molecolare basso con catene libere di scorrere.

Qual è il meccanismo di deformazione plastica di un termoplastico in prossimità della Tg che porta alla formazione di una zona 'necked'?. Il polimero si degrada termicamente nella zona di strizione per il calore generato dalla deformazione plastica. La deformazione è interamente elastica e la strizione si forma per instabilità elastica senza scorrimento delle catene. Le regioni cristalline fondono per l'energia meccanica producendo una zona liquida che consente la strizione. Le catene acquisiscono mobilità sufficiente per scorrere localmente; si forma una strizione che si propaga lungo il provino mentre le catene si allineano nella direzione del carico producendo incrudimento strutturale.

Perché aumentare la velocità di deformazione di un polimero produce un effetto equivalente all'abbassamento della temperatura?. A velocità alta la viscosità del fuso diminuisce rendendo il polimero più fluido, equivalente a un innalzamento della temperatura. A velocità alta le catene si orientano aumentando la cristallinità, che è equivalente all'effetto di abbassare la temperatura. A velocità alta si genera calore per attrito che raggiunge la Tg ammorbidendo il polimero, equivalente a un riscaldamento. Per il principio di equivalenza tempo-temperatura: a velocità alta il polimero ha meno tempo per rilassare gli sforzi e la sua risposta è simile a quella che avrebbe a temperatura più bassa (più rigido e più fragile).

Come cambia il comportamento meccanico di un polimero amorfo al variare della temperatura rispetto alla Tg?. Sotto ~0,8·Tg il polimero è nel plateau vetroso (rigido e fragile); attorno a Tg si osserva un brusco calo del modulo; sopra Tg si trova nel plateau gommoso con deformazioni ampie e dipendenti dal tempo. Il polimero mantiene comportamento lineare elastico fino alla Tg; al di sopra fonde istantaneamente come un metallo. Sotto Tg il polimero è gommoso e si deforma facilmente; sopra Tg diventa rigido e fragile per effetto della cristallizzazione indotta dalla temperatura. Il modulo elastico è costante a tutte le temperature; solo la resistenza a trazione varia proporzionalmente alla temperatura.

Nella prova di creep su un polimero viscoelastico, cosa si osserva dopo l'applicazione di una sollecitazione costante?. Un salto iniziale di deformazione elastica seguito da una crescita progressiva e rallentata della deformazione nel tempo (scorrimento viscoso). na deformazione che cresce linearmente nel tempo senza rallentamento, come in un fluido puramente viscoso. Una deformazione istantanea costante che non varia nel tempo, identica a quella di un solido elastico ideale. Una deformazione che decresce nel tempo perché il polimero si indurisce per scorrimento delle catene.

Il comportamento viscoelastico dei polimeri si distingue dal comportamento puramente elastico perché: La deformazione dipende dal tempo: i polimeri combinano una componente elastica reversibile e una viscosa dipendente dal tempo, per cui modulo, resistenza e deformazione a rottura dipendono anche dalla velocità di deformazione. I polimeri hanno modulo elastico costante indipendente dalla temperatura e dalla velocità di deformazione. I polimeri scorrono immediatamente sotto qualsiasi carico applicato come un fluido newtoniano. I polimeri si deformano in modo perfettamente reversibile e istantaneo seguendo la legge di Hooke σ = Eε.

Quale dei seguenti fattori strutturali abbassa la Tg di un polimero?. Maggiore flessibilità della catena principale (assenza di gruppi rigidi o anelli aromatici), che facilita le rotazioni interne. Presenza di gruppi laterali voluminosi e rigidi che ostacolano la rotazione dei segmenti di catena. Aumento della densità di reticolazione che vincola la mobilità delle catene. Aumento del peso molecolare medio numerico che riduce la concentrazione di estremità libere.

Cosa si intende per temperatura di transizione vetrosa (Tg) di un polimero?. La temperatura a cui la mobilità cooperativa dei segmenti di catena viene bloccata durante il raffreddamento; sotto Tg il polimero è rigido e fragile, sopra Tg è gommoso e deformabile. La temperatura a cui il polimero inizia a degradarsi chimicamente perdendo le proprietà meccaniche. La temperatura di fusione dei cristalliti nelle regioni ordinate del polimero semicristallino. La temperatura minima di processabilità del polimero allo stato fuso per stampaggio a iniezione.

Lo stampaggio a iniezione è particolarmente adatto per la produzione di: Componenti tridimensionali complessi in elevata serie con buone tolleranze dimensionali. Manufatti a sezione costante come tubi, profili e lastre in produzione continua. Corpi cavi quali bottiglie e contenitori mediante espansione con aria compressa. Componenti termoindurenti reticolati a bassa temperatura e pressione.

Nell'estrusione dei polimeri termoplastici, quale funzione svolge la vite rotante all'interno del cilindro riscaldato?. Il raffreddamento rapido del polimero per ridurre le tensioni residue. Soltanto il trasporto del granulo dalla tramoggia alla matrice di formatura. Il controllo della cristallinità finale mediante variazione della velocità di rotazione. Trasporto, compattazione, omogeneizzazione e pressurizzazione del fuso polimerico.

Perché la progettazione di componenti polimerici ottenuti in additive manufacturing non può limitarsi alle proprietà nominali del materiale vergine?. Perché i componenti AM non possono essere sottoposti a trattamenti termici post-processo per rilassare le tensioni residue senza perdere la forma. Perché le polveri o i filamenti impiegati nell'AM hanno sempre un peso molecolare inferiore rispetto ai granuli per stampaggio a iniezione, con conseguente riduzione delle proprietà. Perché i processi AM operano necessariamente in atmosfera non controllata, causando ossidazione termica delle catene polimeriche durante la deposizione. Perché il processo strato-su-strato introduce fattori aggiuntivi quali adesione interstrato, porosità residua, orientazione dei raster e storia termica locale che generano una microstruttura effettiva diversa da quella del materiale massivo.

Quali proprietà rendono le poliammidi particolarmente adatte per applicazioni ingegneristiche come ingranaggi e componenti strutturali?. Elevata trasparenza ottica, basso costo e facilità di colorazione con pigmenti inorganici. Bassa densità (inferiore a 0.9 g/cm³) che consente applicazioni strutturali alleggerite. Elevata resistenza meccanica, resistenza all'usura e buona stabilità termica grazie ai legami ammidici. Eccellente resistenza chimica agli acidi forti e basi concentrate a temperatura ambiente.

Perché il PVC richiede l'aggiunta di stabilizzanti durante la lavorazione industriale?. Perché il suo elevato peso molecolare causa cristallizzazione prematura all'interno dell'estrusore. Perché le ramificazioni della catena principale si ossidano rapidamente a contatto con l'ossigeno atmosferico durante l'estrusione. Perché il plastificante migra verso la superficie durante la lavorazione, richiedendo agenti di ritenzione. Perché presenta limitata stabilità termica e può degradarsi con rilascio di acido cloridrico durante le lavorazioni ad alta temperatura.

Quale processo di fabbricazione è tipicamente utilizzato per realizzare bottiglie in PET?. Formatura con soffiaggio, che induce orientazione biassiale delle catene migliorando resistenza meccanica e barriera ai gas. Stampaggio a iniezione diretto nella forma finale della bottiglia. Formatura per compressione con stampi riscaldati a due semi-gusci. Estrusione a sezione costante seguita da taglio e piegatura.

Qual è la principale differenza strutturale tra HDPE e LDPE che determina le loro diverse proprietà?. L'HDPE contiene gruppi ossidrilici nella catena principale che aumentano la polarità, mentre l'LDPE è apolare. L'HDPE è ottenuto per policondensazione mentre l'LDPE per poliaddizione radicale. L'HDPE ha struttura prevalentemente lineare con elevata cristallinità conferendo maggiore rigidità, mentre l'LDPE presenta ramificazioni che riducono la cristallinità e conferiscono maggiore flessibilità. L'HDPE ha peso molecolare significativamente inferiore rispetto all'LDPE, il che determina la sua maggiore densità.

Per quale ragione il PET è particolarmente adatto per la produzione di bottiglie per bevande?. Combina buone proprietà meccaniche, trasparenza ottica ed eccellenti proprietà barriera ai gas, ed è facilmente riciclabile. È completamente biodegradabile in ambiente acquoso in tempi inferiori a un anno. Ha una temperatura di transizione vetrosa molto elevata che ne garantisce la stabilità anche a 100°C. Presenta naturale colorazione che protegge il contenuto dalla radiazione UV senza necessità di additivi.

Nel processo di stampaggio a iniezione, perché le zone superficiali del pezzo presentano spesso strutture più orientate e meno cristalline rispetto al nucleo?. Il rapido raffreddamento a contatto con le pareti dello stampo congela le catene in una configurazione orientata dal flusso prima che possa completarsi la cristallizzazione, mentre il nucleo, raffreddandosi più lentamente, ha tempo per cristallizzare. Le impurezze si segregano verso la superficie durante l'iniezione, abbassando localmente la temperatura di cristallizzazione. La pressione di compattazione più elevata nelle zone periferiche impedisce il riordinamento delle catene durante il raffreddamento. Il materiale vicino alle pareti subisce un'ossidazione superficiale durante il riempimento che riduce il peso molecolare e inibisce la cristallizzazione.

Nella selective laser sintering (SLS) per polimeri, quali fattori microstrutturali principali influenzano le proprietà meccaniche del componente?. Il grado di cristallinità della polvere vergine, che rimane invariato dopo la fusione e risolidificazione. Soltanto il peso molecolare della polvere di partenza e la sua distribuzione granulometrica. La temperatura del letto di polvere e la potenza del laser, indipendentemente dalla velocità di scansione. Grado di coalescenza tra particelle, porosità residua, cristallinità sviluppata durante il raffreddamento e anisotropia legata alla direzione di costruzione.

Nella vat photopolymerization (SLA/DLP), quale tipo di materiale viene principalmente prodotto e quale è la sua caratteristica principale rispetto ai termoplastici?. Gomme elastomeriche con elevata deformabilità reversibile e basso modulo elastico. Compositi a matrice polimerica con fibre di rinforzo orientate in modo casuale. Film termoplastici orientati uniassialmente con elevata trasparenza ottica. Reti termoindurenti fotopolimerizzate, caratterizzate da maggiore rigidezza ma anche fragilità più marcata rispetto ai termoplastici.

Nel processo FFF (Fused Filament Fabrication), quale fenomeno determina la marcata anisotropia meccanica del componente finito?. La diversa velocità di raffreddamento tra la prima e l'ultima quota depositata. La dipendenza dell'adesione inter-strato dalla saldatura tra bead adiacenti e strati successivi, che rende resistenza e tenacità superiori nel piano di deposizione rispetto alla direzione normale. Il gradiente termico radiale nell'ugello riscaldato che orienta le catene parallelamente all'asse di avanzamento. La variazione della cristallinità lungo la direzione di estrusione del filamento fuso.

Per i polimeri termoindurenti, quale processo di formatura è classicamente impiegato?. La formatura per compressione, in cui il materiale viene posto in uno stampo riscaldato e compresso fino alla reticolazione. La formatura con soffiaggio ad aria compressa a temperatura ambiente. L'estrusione continua seguita da irraggiamento UV per la reticolazione. Lo stampaggio a iniezione ad alta pressione con stampo raffreddato.

Quale caratteristica del polipropilene ne determina le buone proprietà meccaniche nella sua forma industriale più diffusa?. La tatticità isotattica, che consente un'elevata cristallinità e quindi buone proprietà meccaniche con bassa densità. La presenza di gruppi carbonilici lungo la catena principale che formano legami idrogeno intermolecolari. L'elevato peso molecolare (>10⁶ g/mol) che impedisce lo scorrimento delle catene sotto carico. La struttura amorfa che conferisce isotropia delle proprietà e resistenza agli urti.

Perché nei sistemi eterogenei (miscele di polimeri diversi) il riciclo meccanico produce materiali con prestazioni inferiori, e come si può migliorare la situazione?. L'elevata viscosità della miscela fusa impedisce una corretta omogeneizzazione; la riduzione del peso molecolare mediante degradazione controllata è l'unica soluzione pratica. I polimeri diversi hanno diversi punti di fusione che rendono impossibile ottenere un fuso omogeneo, producendo sempre compositi a due fasi con proprietà anisotrope. L'immiscibilità tra polimeri diversi genera interfacce deboli che riducono la resistenza meccanica; l'impiego di compatibilizzanti può migliorare l'adesione tra le fasi e stabilizzare la microstruttura. La separazione cromatografica delle frazioni richiede solventi costosi; la soluzione è la termoformatura a bassissima velocità per permettere la diffusione interfacciale.

Qual è la differenza tra riciclo chimico per depolimerizzazione e le tecnologie termochimiche come pirolisi e gassificazione?. La depolimerizzazione opera solo sui polimeri di addizione, mentre pirolisi e gassificazione sono applicabili esclusivamente ai polimeri di condensazione. Non vi è differenza sostanziale: entrambi gli approcci producono sempre gli stessi monomeri originali con rese quantitative superiori al 95%. La depolimerizzazione richiede temperatura superiore a 1000°C, mentre pirolisi e gassificazione operano a temperature più moderate tra 200 e 400°C. La depolimerizzazione recupera monomeri o intermedi specifici attraverso reazioni selettive sui legami della catena, mentre pirolisi e gassificazione convertono il polimero indiscriminatamente in miscele di idrocarburi o gas di sintesi.

Perché PLA, PGA e il loro copolimero PLGA sono materiali paradigmatici per i sistemi di drug delivery biodegradabili?. Perché sono i soli polimeri biodegradabili che possono essere sintetizzati in forma liquida iniettabile direttamente in sede terapeutica. Perché sono impermeabili ai fluidi biologici e rilasciano il farmaco esclusivamente per erosione superficiale a velocità costante. Perché si degradano in tempi controllati attraverso idrolisi dei legami estere e la modulazione del rapporto tra i monomeri permette di regolare la cinetica di degradazione e il profilo di rilascio del farmaco. Perché presentano una temperatura di fusione uguale alla temperatura corporea (37°C) che consente la fluidificazione e la diffusione del farmaco in vivo.

Quale polimero è considerato tra i più facilmente riciclabili e perché?. Il PVC, perché durante il riciclo meccanico rilascia plastificante che migliora la lavorabilità del materiale riciclato. Il polistirene espanso (EPS), perché la sua bassa densità facilita il trasporto verso gli impianti di riciclo. Il PET, grazie alla sua struttura relativamente stabile, facilità di separazione e possibilità di riciclo sia meccanico che chimico per depolimerizzazione. Il polipropilene, perché non subisce nessuna degradazione della catena polimerica durante i cicli di fusione e riformatura.

Quale tecnologia termochimica consente la conversione di rifiuti polimerici in idrocarburi liquidi e gassosi mediante decomposizione in assenza di ossigeno?. La termovalorizzazione, che opera a temperature inferiori a 300°C per massimizzare il recupero di monomeri. La gassificazione, che produce principalmente acido cloridrico e anidride carbonica come sottoprodotti principali. La pirolisi, che opera a temperature elevate in ambiente anossico producendo idrocarburi riutilizzabili come combustibili o materie prime chimiche. L'idrolisi alcalina, che decompone i polimeri in presenza di acqua e basi a temperatura ambiente.

sistema di codici di identificazione delle plastiche (ASTM D7611) indica la riciclabilità effettiva di un materiale?. Sì: il codice indica il numero di cicli di riciclo meccanico che il materiale può sostenere prima di perdere le proprietà originarie. No: i codici indicano soltanto il paese di produzione originaria del polimero, non la sua composizione chimica. No: i codici indicano la tipologia chimica del polimero, ma l'effettiva riciclabilità dipende dalle infrastrutture disponibili e dalla qualità del flusso di rifiuti. Sì: tutti i materiali con codice da 1 a 6 sono riciclabili in qualsiasi impianto europeo di raccolta differenziata.

Quali sono le due proprietà fondamentali che un polimero deve possedere per essere utilizzato in applicazioni cliniche?. Trasparenza ottica e resistenza alla sterilizzazione con raggi gamma ad alta dose. Idrofobicità superficiale e rigidità meccanica pari a quella dell'osso corticale. Biocompatibilità (interazione con i tessuti senza effetti avversi significativi) e biodegradabilità (capacità di degradarsi in prodotti non tossici metabolizzabili dall'organismo). Conducibilità elettrica e piezoelettricità per stimolare la rigenerazione cellulare.

Qual è la principale limitazione dei polimeri naturali (collagene, chitina, alginati) rispetto ai polimeri sintetici per applicazioni biomedicali?. Presentano proprietà meccaniche superiori ai polimeri sintetici, il che li rende eccessivamente rigidi per applicazioni di ingegneria tissutale. Sono tutti immunogenici e causano sempre una risposta infiammatoria acuta nei tessuti ospitanti. Mostrano limitazioni in termini di riproducibilità e controllo delle proprietà strutturali, nonostante l'elevata biocompatibi lità e biodegradabilità. Non possono essere processati mediante alcuna tecnica di additive manufacturing per la produzione di scaffold.

Qual è il limite fondamentale del riciclo meccanico dei polimeri in termini di qualità del materiale ottenuto?. Le lavorazioni termiche causano rotture delle catene, ossidazione e modifiche strutturali con riduzione del peso molecolare, determinando una progressiva perdita di qualità che rende spesso necessaria l'aggiunta di materiale vergine. Il riciclo meccanico è applicabile solo ai polimeri termoindurenti, perché i termoplastici non possono essere rifusi senza degradazione totale. Il riciclo meccanico richiede solventi aggressivi per la separazione delle frazioni polimeriche, con rischi ambientali significativi. Le temperature di lavorazione nel riciclo meccanico devono essere inferiori a quelle del processo originale, producendo materiali sempre meno densificati.

In un sistema di drug delivery a matrice polimerica, secondo quale legge fisica avviene il rilascio del farmaco nei sistemi non degradabili?. Cinetica di ordine zero: il rilascio avviene a velocità costante indipendentemente dalla concentrazione residua nel polimero. Legge di Henry: il rilascio è proporzionale alla pressione parziale del farmaco nella soluzione biologica circostante. Equazione di Arrhenius: il rilascio è esclusivamente controllato dalla temperatura corporea locale. Diffusione di Fick: il farmaco diffonde attraverso la struttura polimerica secondo leggi di trasporto proporzionali al gradiente di concentrazione.

Nella classificazione tradizionale delle tecnologie di riciclo dei polimeri, cosa si intende per 'riciclo secondario'?. La reintroduzione diretta nel ciclo produttivo di materiali post-industriali omogenei e non contaminati. Il recupero energetico mediante combustione controllata dei rifiuti plastici in impianti di termovalorizzazione. Il riciclo meccanico di materiali post-consumo o post-industriali, trasformati in nuovi manufatti spesso con proprietà inferiori al materiale vergine. La depolimerizzazione chimica dei polimeri fino a monomeri riutilizzabili nella sintesi di nuovi materiali.

Quale vantaggio offrono i coniugati polimero-farmaco rispetto ai sistemi tradizionali a matrice nella PEGilazione?. L'attivazione del rilascio avviene solo a pH basico, consentendo la somministrazione sicura in pazienti con patologie gastrointestinali acide. Il coniugato può essere somministrato per via orale e attraversa la barriera intestinale senza degradazione enzimatica gastrica. Il principio attivo, legato covalentemente alla catena polimerica, beneficia di maggiore stabilità, solubilità e profilo farmacocinetico migliorato, con riduzione della tossicità e prolungamento del tempo di circolazione sistemica. Il rilascio del farmaco avviene esclusivamente per azione enzimatica tumore-specifica, garantendo un targeting passivo perfetto senza effetti collaterali sistemici.

In ingegneria tissutale ossea, perché si integrano polimeri con idrossiapatite per la realizzazione di scaffold?. Per ottenere biocompositi con proprietà meccaniche e biologiche migliorate, favorendo i processi di osteointegrazione grazie alla componente inorganica che mima la fase minerale dell'osso. Per conferire proprietà elettriche conduttive allo scaffold, stimolando l'attività osteoblastica mediante impulsi elettrici. Per aumentare la solubilità dello scaffold in ambiente biologico e accelerarne la biodegradazione. Per ridurre la porosità dello scaffold a valori inferiori al 5%, eliminando i canali preferenziali di diffusione dei nutrienti.

Qual è la caratteristica fondamentale del legame covalente nei ceramici come SiC e Si₃N₄ che ne determina alcune proprietà meccaniche?. La forte direzionalità dei legami, che determina angoli di legame fissi (es. 109.5° per l'ibridizzazione sp³) e impedisce lo scorrimento plastico degli atomi. La delocalizzazione degli elettroni di legame che crea una banda di conduzione parzialmente riempita responsabile della durezza. La formazione di legami a idrogeno intermolecolari tra i tetraedri SiC₄ che conferisce tenacità al materiale. Il trasferimento completo di elettroni tra silicio e carbonio/azoto che crea ioni fortemente attratti elettrostaticamente.

Per quali applicazioni tecniche viene impiegata la porcellana, oltre alla stoviglieria fine?. Come semiconduttore nei circuiti integrati ad alta temperatura grazie al suo band gap controllabile mediante drogaggio. Come isolatori elettrici e componenti biomedicali (protesi dentali), grazie alla sua elevata densificazione (porosità <0.5%), resistenza meccanica e superficie vetrificata. Come materiale refrattario in forni ad arco elettrico grazie all'elevatissima temperatura di fusione superiore a 3000°C. Come materiale piezoelettrico per sensori di pressione grazie alla distorsione spontanea del reticolo cristallino.

Quale definizione descrive correttamente un materiale ceramico?. Materiale metallico ad alta resistenza termica ottenuto per sinterizzazione di polveri metalliche fini a temperature superiori a 2000°C. Composito a matrice metallica rinforzato con particelle ceramiche di ossido di alluminio o carburo di silicio. Composto inorganico non metallico costituito da elementi metallici e non metallici legati attraverso legami ionici e/o covalenti. Polimero organico naturale estratto da argille minerali e indurito mediante trattamento termico a 500°C.

proprietà unica del nitruro di alluminio (AlN) lo rende particolarmente prezioso nelle applicazioni elettroniche di potenza?. L'elevatissima conducibilità termica (170-230 W/m·K) che permette la dissipazione del calore nei dispositivi elettronici pur mantenendo l'isolamento elettrico. La capacità di condurre elettroni a una banda di energia specifica, rendendolo un semiconduttore ad ampio gap per LED UV. La durezza superiore al diamante che lo rende il migliore materiale per substrati che devono resistere all'abrasione meccanica. La proprietà ferroelettrica che consente di utilizzarlo come dielettrico ad alta costante in condensatori miniaturizzati.

Perché l'allumina (Al₂O₃) è ampiamente utilizzata per utensili da taglio e substrati elettronici?. È il solo ceramico avanzato che può essere lavorato per tornitura e fresatura a temperatura ambiente senza rischio di scheggiatura. Combina elevata durezza (conferita dalla struttura corindone), stabilità chimica, alta temperatura di fusione (2072°C) e densità di 3.98 g/cm³ adeguata per applicazioni sia meccaniche che elettroniche. Ha il coefficiente di espansione termica identico al silicio, garantendo l'assenza di tensioni termiche nelle giunzioni silicio-substrato. Presenta conducibilità elettrica elevata simile al rame, rendendola ideale per substrati ad alta densità di interconnessioni.

Qual è la principale differenza tra gres e terracotta/maiolica in termini di microstruttura e proprietà?. Il gres viene cotto a temperature più elevate (1200-1300°C) ottenendo una maggiore densificazione con porosità <3% e migliore resistenza meccanica, mentre terracotta e maiolica presentano porosità del 10-25%. Il gres è un ceramico avanzato prodotto da polveri sintetiche ad alta purezza, mentre terracotta e maiolica sono ceramici da materie prime naturali. Il gres presenta struttura completamente amorfa conferita dalla cottura rapida, mentre terracotta e maiolica hanno struttura completamente cristallina. Il gres viene prodotto esclusivamente da caolino puro, mentre terracotta e maiolica richiedono miscele di feldspato e quarzo in proporzioni precise.

Perché i ceramici resistono a temperature molto più elevate dei polimeri?. I ceramici hanno densità molto superiore ai polimeri, il che riduce la mobilità molecolare e aumenta la resistenza termica. I ceramici hanno legami ionici/covalenti ad alta energia (500-1000 kJ/mol) con temperature di fusione tra 1000 e 4000°C, mentre i polimeri sono tenuti insieme da deboli forze di Van der Waals e si degradano già sotto i 300-350°C. I ceramici contengono ossigeno nella struttura che agisce da antiossidante prevenendo la degradazione termica ossidativa. I ceramici sono amorfici e privi di ordine cristallino, il che impedisce la transizione di fase liquida che causa il cedimento termico.

Quali sono le principali differenze tra ceramici e metalli in termini di comportamento meccanico, e qual è la causa strutturale?. I ceramici sono più duttili dei metalli perché i legami ionici si rompono e riformano facilmente durante la deformazione plastica. I ceramici sono fragili con duttilità <0.1% perché i legami direzionali ionici/covalenti non permettono lo scorrimento plastico, mentre i metalli sono duttili (1-60%) grazie agli elettroni delocalizzati che permettono lo scorrimento dei piani atomici. I ceramici hanno temperature di fusione inferiori ai metalli a causa del minor numero di legami per unità di volume. I ceramici hanno modulo elastico molto inferiore ai metalli (0.1-10 GPa vs 50-400 GPa) a causa dell'assenza di legami metallici.

Come si stima la percentuale di carattere ionico in un ceramico con carattere misto ionico-covalente?. Mediante la formula di Pauling: % ionico = [1 − e^(−0.25(χA−χB)²)] × 100, dove χA e χB sono le elettronegatività dei due elementi. Misurando la conducibilità ionica a temperatura ambiente e comparandola con quella di un campione di riferimento puramente ionico. Determinando il numero di coordinazione sperimentale e confrontandolo con quello previsto per legame puramente ionico. Calcolando il rapporto tra l'energia di legame ionico e quella covalente mediante spettroscopia Raman.

Perché la maggior parte dei ceramici presenta comportamento isolante elettrico?. Perché i cationi metallici nei ceramici ionici hanno tutti il grado di ossidazione +4, che impedisce il trasferimento di cariche. Perché il reticolo cristallino dei ceramici non contiene lacune elettroniche che possano funzionare da portatori di carica. Perché hanno una struttura a bande con un ampio band gap (tipicamente 3-10 eV) dovuto alla forte localizzazione degli elettroni sugli ioni o nei legami covalenti direzionali. Perché i ceramici si formano sempre a temperature inferiori a 500°C dove gli elettroni non hanno energia sufficiente per delocalizzarsi.

Quali sono le caratteristiche dei ceramici funzionali che li distinguono dai ceramici strutturali, e fare esempi concreti?. I ceramici funzionali sono esclusivamente ceramici di origine naturale (argille e silicati), mentre i ceramici strutturali sono sempre sintetici ad alta purezza. Nei ceramici funzionali la proprietà di interesse non è la resistenza meccanica ma la risposta a stimoli esterni: i piezoelettrici (PZT) convertono deformazioni meccaniche in segnali elettrici, i ferroelettrici (BaTiO₃) mantengono polarizzazione spontanea, i superconduttori ceramici mostrano resistenza nulla a bassa temperatura. I ceramici funzionali sono sempre materiali compositi ottenuti dalla miscelazione di una fase ceramica e una fase metallica, mentre i ceramici strutturali sono monofasici. I ceramici funzionali sono definiti come ceramici con temperatura di utilizzo superiore a 2000°C, distinguendosi dai ceramici strutturali che operano sotto i 1000°C.

Quali sono le due condizioni fondamentali che la struttura cristallina di un ceramico ionico deve soddisfare?. Neutralità elettrica (equilibrio tra cariche positive e negative) e stabilità geometrica (disposizione che massimizza le interazioni attrattive tra ioni di carica opposta). Simmetria cubica del reticolo e numero di coordinazione identico per tutti gli ioni presenti nella cella elementare. Impacchettamento compatto degli anioni in configurazione cubica e occupazione completa di tutti i siti interstiziali da parte dei cationi. Presenza di un asse di rotazione ternario e un piano di simmetria perpendicolare all'asse principale della cella elementare.

Qual è la caratteristica strutturale della struttura perovskite (ABO₃) che la rende fondamentale nei ceramici funzionali?. La struttura perovskite ha una densità di impacchettamento del 100% che elimina tutti i difetti e garantisce proprietà meccaniche isotrope e perfette. La struttura perovskite è l'unica struttura ceramica in cui il catione occupa tutti i siti interstiziali ottaedrici, conferendo la massima durezza possibile. La struttura perovskite permette la completa sostituzione del catione A con qualsiasi elemento della tavola periodica senza alterare le proprietà del materiale. Piccole distorsioni della struttura possono generare proprietà elettriche particolari come la ferroelettricità, perché lo spostamento del catione B dalla posizione centrosimmetrica crea un momento di dipolo elettrico spontaneo.

Perché nei ceramici a legame covalente (SiC, Si₃N₄) la struttura cristallina è determinata principalmente dalla direzionalità dei legami?. Perché la direzionalità impedisce la formazione di difetti di Frenkel che altererebbero l'angolo di legame e destabilizzerebbero la struttura. Perché la natura covalente dei legami permette solo la coordinazione tetraedrica con 4 legami, indipendentemente dalle dimensioni relative degli atomi coinvolti. Perché il trasferimento di carica tra atomi adiacenti crea un potenziale elettrostatico che orienta i legami nella direzione delle linee di campo. Perché il legame covalente impone angoli di legame ben definiti dall'ibridizzazione degli orbitali (es. 109.5° per sp³), costringendo gli atomi a disporsi in strutture tetraedriche interconnesse che non possono deformarsi plasticamente.

Qual è la struttura cristallina della zirconia (ZrO₂) e perché è rilevante per le celle a combustibile?. Struttura tipo corindone (Al₂O₃) con anioni in impacchettamento esagonale; questa struttura conferisce elevatissima durezza e la rende ideale come barriera agli ioni. Struttura tipo fluorite (CaF₂) con cationi coordinati da 8 anioni; questa struttura permette la conduzione di ioni ossigeno ad alta temperatura, rendendo la zirconia stabilizzata ideale come elettrolita nelle SOFC. Struttura tipo NaCl con coordinazione ottaedrica (6) per tutti gli ioni; questa struttura è stabile ad alte temperature e garantisce conducibilità elettronica. Struttura tipo perovskite (ABO₃) con piccole distorsioni ferroelettriche; questa struttura genera una polarizzazione spontanea che facilita il trasporto ionico.

Come si correla la struttura cristallina tipo corindone (Al₂O₃) con l'elevata durezza e stabilità chimica dell'allumina?. La coordinazione ottaedrica di Al³⁺ con 6 anioni O²⁻ crea legami ionici puramente sferici senza direzionalità, permettendo lo scorrimento dei piani senza rottura di legami. La struttura corindone è un polimorfismo metastabile dell'allumina che si trasforma in fase più stabile solo a temperature superiori a 3000°C, mantenendo la durezza in tutto l'intervallo di servizio. La struttura corindone presenta siti interstiziali completamente vuoti che fungono da ammortizzatori delle sollecitazioni mec caniche esterne, impedendo la propagazione delle cricche. Gli anioni O²⁻ formano un impacchettamento esagonale compatto e i cationi Al³⁺ occupano solo 2/3 dei siti ottaedrici disponibili, creando una struttura altamente densa con legami Al-O forti e direzionali che resistono alla deformazione e all'attacco chimico.

Perché nei ceramici ionici ogni difetto deve essere compatibile con la neutralità elettrica complessiva del cristallo?. Perché la presenza simultanea di specie cariche (cationi e anioni) impone che qualsiasi perturbazione della struttura mantenga il bilancio delle cariche per evitare l'accumulo di energia elettrostatica instabile. Perché la neutralità elettrica è una legge termodinamica che vale solo per i ceramici ionici e non per i metalli o i polimeri. Perché la neutralità elettrica è necessaria per consentire la sinterizzazione del materiale a temperature industrialmente accessibili. Perché in assenza di neutralità elettrica i ceramici ionici diventerebbero conduttori e perderebbero le loro proprietà isolanti.

Come viene sfruttato il dopaggio intenzionale nella zirconia stabilizzata e quale applicazione ne deriva?. L'introduzione di ioni con diversa valenza (es. Y³⁺ al posto di Zr⁴⁺) genera vacanze di ossigeno che permettono la conduzione ionica ad alta temperatura, base del funzionamento degli elettroliti per celle a combustibile a ossido solido (SOFC). L'introduzione di impurezze cationiche crea stati energetici nella banda proibita che trasformano la zirconia in semiconduttore tipo n per fotocatalisi. Il dopaggio con elementi del gruppo dei lantanidi aumenta la temperatura di fusione al di sopra di 4000°C rendendola adatta per rivestimenti termici estremi. Il dopaggio con ioni di piccole dimensioni riduce il numero di coordinazione da 8 a 4, stabilizzando la fase cubica a temperatura ambiente e aumentando la durezza.

Perché le dislocazioni nei ceramici hanno mobilità molto limitata rispetto ai metalli e quale è la conseguenza meccanica?. Nei materiali ionici lo scorrimento porterebbe alla formazione di regioni con carica non bilanciata (ioni dello stesso segno adiacenti), e nei materiali covalenti la direzionalità dei legami impedisce il riarrangiamento; conseguenza: i ceramici non si deformano plasticamente e si rompono in modo fragile. La mobilità delle dislocazioni ceramiche è limitata dalla presenza dei bordi di grano che agiscono come barriere impenetrabili anche ad alte temperature. Le dislocazioni nei ceramici hanno energia di formazione molto inferiore a quella nei metalli, quindi si annichiliscono reciprocamente prima di potersi muovere. Le dislocazioni nei ceramici si muovono solo per diffusione atomica per lacune, processo possibile solo sopra il 90% della temperatura di fusione assoluta.

Qual è il ruolo delle fasi amorfe vetrose ai bordi di grano nei ceramici sinterizzati, e quando possono diventare problematiche?. Le fasi amorfe vetrose fungono da barriera impermeabile ai fluidi, migliorando la resistenza alla corrosione sia a temperatura ambiente che ad alte temperature. Le fasi amorfe ai bordi di grano aumentano sempre la tenacità alla frattura del ceramico grazie al meccanismo di zona di processo che assorbe energia durante la propagazione della cricca. Facilitano la densificazione e possono migliorare la resistenza a temperatura ambiente, ma a temperature elevate il loro comportamento viscoso riduce la stabilità meccanica del materiale, limitando la temperatura massima di esercizio. Le fasi amorfe ai bordi di grano hanno effetto esclusivamente estetico: modificano il colore e la lucentezza superficiale senza influenzare le proprietà meccaniche o termiche.

Come influisce la porosità sul comportamento meccanico e termico dei ceramici, e quando è intenzionalmente introdotta?. Meccanicamente i pori agiscono da concentratori di tensione riducendo resistenza e tenacità; termicamente riducono la conducibilità rendendo i ceramici porosi ottimi isolanti; la porosità è intenzionale in filtri (pori aperti interconnessi) e scaffold biomedicali (favorisce crescita tissutale). I pori aumentano sempre la resistenza meccanica dei ceramici fungendo da ostacoli alla propagazione delle cricche, mentre la conducibilità termica aumenta proporzionalmente alla porosità. I pori nei ceramici sono sempre sferici e chiusi perché le tensioni superficiali elevate durante la sinterizzazione impediscono la formazione di canali interconnessi. La porosità non ha effetto sulle proprietà meccaniche dei ceramici perché i legami ionici/covalenti rimangono intatti intorno ai pori, ma riduce il modulo elastico del 50% per ogni 10% di porosità.

Come influisce la dimensione dei grani sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche di un ceramico policristallino, e come si controlla mediante il processo?. La dimensione dei grani non influenza le proprietà meccaniche dei ceramici policristallini perché i legami intragranulari sono sempre molto più forti di quelli intergranulari, rendendo la dimensione del grano irrilevante per la frattura. La riduzione della dimensione dei grani aumenta sempre la conducibilità termica e la duttilità dei ceramici, avvicinando il loro comportamento a quello dei metalli nanostrutturati. Grani più grandi aumentano la resistenza meccanica perché riducono il numero di interfacce dove si concentrano le tensioni; la dimensione ottimale si ottiene sempre alla temperatura di sinterizzazione massima possibile. Grani più fini aumentano la resistenza meccanica (più bordi di grano bloccano la propagazione delle cricche) ma possono ridurre la stabilità ad alta temperatura; grani allungati migliorano la resistenza alla propagazione delle cricche per meccanismi di deflessione; la dimensione si controlla variando temperatura e tempo di sinterizzazione.

Da quale parametro dipende principalmente il numero di coordinazione di un catione in un ceramico ionico?. Dal rapporto tra il raggio ionico del catione e quello dell'anione: cationi piccoli rispetto agli anioni occupano siti con bassa coordinazione (tetraedrica), cationi più grandi formano coordinazioni ottaedriche o cubiche. Dalla differenza di elettronegatività tra catione e anione: maggiore differenza corrisponde sempre a coordinazione ottaedrica. Dal peso molecolare del composto: ceramici più pesanti hanno sempre numero di coordinazione più basso. Dalla temperatura di sinterizzazione: temperature più alte aumentano sempre il numero di coordinazione verso strutture cubiche.

Cosa distingue i difetti di Schottky dai difetti di Frenkel nei ceramici ionici?. Nei difetti di Schottky una coppia di ioni (catione e anione) viene rimossa dal reticolo creando due vacanze, mentre nei difetti di Frenkel uno ione si sposta in un sito interstiziale generando contemporaneamente una vacanza nel sito originale. I difetti di Schottky riguardano solo i cationi mentre i difetti di Frenkel riguardano esclusivamente gli anioni. I difetti di Schottky aumentano la densità del materiale mentre i difetti di Frenkel la diminuiscono a parità di composizione. I difetti di Schottky si formano spontaneamente a temperatura ambiente mentre i difetti di Frenkel richiedono irraggiamento con neutroni ad alta energia.

Perché i ceramici non soddisfano il criterio di von Mises e quindi non possono deformarsi plasticamente?. Perché la temperatura di ricristallizzazione è inferiore a quella ambiente. Perché la struttura cristallina cubica non possiede piani di scorrimento densi. Perché il numero di dislocazioni è eccessivo e queste si bloccano a vicenda. Perché dispongono di meno di cinque sistemi di scorrimento indipendenti a causa della direzionalità dei legami e delle repulsioni elettrostatiche.

Perché la resistenza meccanica dei ceramici viene tipicamente misurata con prove di flessione piuttosto che di trazione?. Perché i ceramici non si rompono mai in trazione ma solo per flessione. Perché i ceramici sono molto più deboli a trazione che a compressione, e la prova a trazione diretta è difficile da eseguire per la sensibilità ai difetti e ai problemi di allineamento. Perché la flessione misura il modulo di Young con maggiore precisione rispetto alla trazione. Perché la prova di flessione è più economica e non richiede provini di forma standardizzata.

Nella prova di flessione a tre punti su provino rettangolare (larghezza b, spessore d, interasse L), il modulo di rottura σ_MOR vale: σ = FL / (πR³). σ = 3FL / (2bd²). σ = 3FL / (bd³). σ = FL / (2bd²).

Come influenza la porosità la durezza dei ceramici?. La aumenta, perché i pori agiscono come barriere al moto delle dislocazioni. La riduce, poiché i pori introducono zone di debolezza in cui la deformazione può localizzarsi abbassando la durezza apparente. Non ha alcun effetto sulla durezza, che dipende solo dalla natura del legame chimico. La aumenta solo se i pori sono chiusi; i pori aperti la riducono.

Sotto quale tipo di sollecitazione i ceramici mostrano la resistenza più elevata?. Compressione, poiché i difetti tendono a chiudersi anziché a propagarsi. Torsione pura, perché le tensioni normali rimangono nulle. Trazione uniassiale, perché i legami covalenti si attivano nella direzione del carico. Impatto dinamico, perché l'inerzia riduce la propagazione delle cricche.

Nella distribuzione di Weibull, il modulo m descrive: La dispersione statistica della resistenza: valori elevati di m indicano distribuzione stretta e materiale più affidabile. La resistenza media del materiale: valori elevati di m indicano resistenza caratteristica elevata. La dipendenza della resistenza dalla velocità di carico secondo la legge di Arrhenius. Il tipo di difetto dominante: m <5 indica pori, m > 15 indica microcricche.

La resistenza caratteristica σ₀ nella distribuzione di Weibull corrisponde alla tensione per cui la probabilità di rottura è pari a: 10%. 99%. 63,2%. 50%.

è la caratteristica più distintiva del comportamento meccanico dei ceramici rispetto ai metalli?. Bassa durezza rispetto ai metalli grazie alla natura ionica dei legami. Elevata duttilità dovuta alla facile attivazione di sistemi di scorrimento. Alta tenacità alla frattura grazie alla mobilità delle dislocazioni. Fragilità intrinseca: assenza di deformazione plastica significativa prima della frattura.

la LEFM, come dipende la resistenza a rottura σ_f dalla dimensione del difetto a?. σ_f ∝ a: la resistenza aumenta linearmente con la dimensione del difetto. σ_f ∝ a²: la resistenza diminuisce con il quadrato della dimensione del difetto. σ_f è indipendente da a una volta superata la dimensione critica. σ_f ∝ 1/√a: la resistenza diminuisce all'aumentare della lunghezza della cricca.

La tenacizzazione per trasformazione della zirconia si basa su: La formazione di fibre di ZrO₂ lungo i bordi di grano che ricuciono la cricca per effetto ponte. La precipitazione controllata di una seconda fase dura che devia la cricca. La trasformazione martensitica t→m indotta da stress che genera un'espansione volumetrica (~3-5%) e una zona di compressione attorno all'apice della cricca. L'elevata mobilità delle dislocazioni nella fase cubica della zirconia a temperatura ambiente.

Nei ceramici ionici, lo scorrimento di un piano atomico è ostacolato da: L'elevata mobilità degli elettroni che genera forze magnetiche contrarie allo scorrimento. Repulsioni elettrostatiche tra ioni dello stesso segno che verrebbero a contatto durante lo slittamento del piano. La presenza di bordi di grano perpendicolari alla direzione di scorrimento. La formazione di vacanze che bloccano fisicamente il piano di scorrimento.

Perché il modulo di Young dei ceramici è generalmente molto elevato?. Perché E è legato alla curvatura del potenziale interatomico: legami ionici/covalenti forti e rigidi producono valori elevati. Perché la bassa densità riduce la massa inerziale aumentando la rigidità apparente. Perché la struttura policristallina impedisce qualsiasi scorrimento intergranulare. Perché i ceramici non contengono difetti puntiformi che rilasserebbero il campo elastico.

Nei ceramici isolanti, il calore è trasportato principalmente da: Ioni mobili che trasportano calore per migrazione attraverso il reticolo. Elettroni liberi provenienti dalla banda di conduzione parzialmente occupata. Fotoni infrarossi che si propagano attraverso il materiale trasparente. Fononi, cioè quanti di vibrazione del reticolo cristallino, poiché il contributo degli elettroni liberi è trascurabile.

Perché la maggior parte dei ceramici è un ottimo isolante elettrico?. Perché la struttura ionica permette solo la conduzione protonica e non elettronica. Perché la bassa densità atomica riduce il numero di portatori di carica per unità di volume. Perché i legami covalenti formano una struttura a catena che intrappola gli elettroni. Perché possiede un ampio band gap tra banda di valenza e banda di conduzione, che impedisce l'eccitazione termica degli elettroni.

Nei condensatori ceramici multistrato (MLCC), quale proprietà del ceramico dielettrico si sfrutta?. L'elevata costante dielettrica relativa ε_r che permette di ottenere elevata capacità in volumi ridotti. L'effetto piezoelettrico che converte la tensione elettrica in deformazione meccanica. L'elevata conducibilità ionica che consente la carica e scarica rapida. L'alta resistività che rende il ceramico un ottimo elettrodo interno.

La conduzione ionica nella zirconia stabilizzata con ittria (YSZ) è dovuta a: Diffusione di ioni Y³⁺ che fungono da portatori di carica positiva. Vacanze di ossigeno introdotte dall'Y₂O₃ nel reticolo della zirconia, attraverso cui gli ioni O²⁻ possono migrare. Elettroni liberi generati dalla riduzione parziale dello Zr⁴⁺ a Zr³⁺ ad alta temperatura. Tunnel quantistico degli ioni Zr attraverso le barriere di potenziale dei bordi di grano.

Dal punto di vista acido-base, quale ceramico è più vulnerabile agli acidi e quale alle basi?. I ceramici a legame covalente (SiC, Si₃N₄) sono vulnerabili agli acidi; gli ossidi ionici sono vulnerabili alle basi. SiO₂ è vulnerabile agli acidi; MgO è vulnerabile alle basi; Al₂O₃ è inerte in entrambi gli ambienti. Tutti i ceramici ossidici sono inattaccabili sia da acidi forti sia da basi forti. MgO (ossido basico) è più vulnerabile agli acidi; SiO₂ (ossido acido) è più vulnerabile alle basi; Al₂O₃ e ZrO₂ (anfoteri) mostrano stabilità intermedia.

Lo sforzo termico che si sviluppa in un ceramico soggetto a shock termico ΔT vale (in prima approssimazione): σ_th = kΔT / d, dove k è la conducibilità termica e d lo spessore. σ_th = EαΔT / (1−ν), dove E è il modulo elastico, α il CTE e ν il coefficiente di Poisson. σ_th = α²ΔT / E, dove α è il CTE e E il modulo elastico. σ_th = ρCpΔT, dove ρ è la densità e Cp il calore specifico.

Perché i ceramici a legame covalente e ionico hanno generalmente temperature di fusione molto elevate?. Perché l'elevata massa atomica richiede temperature più alte per raggiungere l'energia di attivazione diffusiva. Perché i ceramici non fondono mai ma si decompongono sempre prima della fusione. Perché i legami forti richiedono molta energia termica per essere rotti o indeboliti; T_f è proporzionale all'energia di legame E_b. Perché la struttura policristallina impedisce fisicamente la transizione allo stato liquido.

Quali fattori riducono la conducibilità termica dei ceramici?. Difetti cristallini, porosità, impurezze, disordine strutturale, fasi amorfe e aumento della temperatura (scattering fonone-fonone). Presenza di legami ionici forti e elevata densità di impacchettamento atomico. Alta purezza chimica, assenza di porosità e struttura monofasica. Elevata temperatura di fusione, struttura cristallina semplice e bassa massa atomica.

Il coefficiente di espansione termica α dei ceramici ha origine fisica in: La variazione della costante dielettrica con la temperatura che modifica le interazioni tra ioni. La dilatazione dello strato superficiale di ossido che spinge verso l'esterno il volume del materiale. L'aumento della mobilità delle dislocazioni che allarga il reticolo cristallino. L'asimmetria (anarmonicità) del potenziale interatomico: all'aumentare della temperatura la distanza media tra gli atomi cresce.

Nel processo di tape casting, quale componente del sistema controlla lo spessore del nastro ceramico verde?. La temperatura del substrato portante che controlla l'espansione termica. Il doctor blade, che livella la sospensione ceramica sul supporto mobile fissando con precisione lo spessore del film. La concentrazione di legante nella sospensione che ne determina la viscosità. La velocità di evaporazione del solvente nella zona di essiccamento.

Qual è la funzione dei feldspati nella produzione dei ceramici tradizionali?. Agiscono da scheletro strutturale riducendo il ritiro durante la sinterizzazione. Stabilizzano la zirconia nella fase tetragonale metastabile. Conferiscono plasticità all'impasto grazie alla loro struttura lamellare. Fungono da fondenti: abbassano la temperatura di fusione del sistema e favoriscono la formazione di fase vetrosa durante il trattamento termico.

Qual è il principale vantaggio della pressatura isostatica a freddo (CIP) rispetto alla pressatura uniassiale?. La pressione è trasmessa uniformemente in tutte le direzioni mediante un fluido, ottenendo una distribuzione di densità molto più omogenea e consentendo geometrie complesse. Elimina completamente la necessità di additivi organici nell'impasto. Permette l'applicazione simultanea di temperatura e pressione, accelerando la sinterizzazione. Consente velocità di produzione molto più elevate per grandi lotti industriali.

Nella pressatura uniassiale dei ceramici, quale problema fondamentale deriva dall'attrito tra polvere e pareti dello stampo?. La formazione di gradienti di densità nel corpo a verde, con zone più compatte vicino ai punzoni, che causano ritiri differenziali durante la sinterizzazione. Il surriscaldamento locale della polvere che provoca pre-sinterizzazione indesiderata. La segregazione degli elementi di lega verso la periferia dello stampo. La deformazione elastica dei punzoni che produce sovra-compattazione nelle zone centrali.

Nel colaggio in barbottina (slip casting), qual è il ruolo dello stampo in gesso?. Funge da schermo elettrostatico che favorisce la deposizione per forze di Coulomb. Assorbe il liquido dalla sospensione ceramica per capillarità, facendo depositare le particelle solide sulle pareti interne e formando progressivamente uno strato compatto. Fornisce calore di reazione che instaura legami chimici tra le particelle ceramiche. Agisce come catalizzatore che provoca la gelificazione chimica della sospensione ceramica.

Nella sinterizzazione in fase liquida, quali meccanismi accelerano la densificazione?. La fase liquida scioglie i bordi di grano eliminando le dislocazioni e permettendo scorrimento plastico. La fase liquida favorisce il riarrangiamento delle particelle per azione capillare e accelera la densificazione tramite dissoluzione e riprecipitazione; consente densità elevate a temperature inferiori rispetto alla sinterizzazione allo stato solido. La fase liquida aumenta la tensione superficiale delle particelle impedendo la coalescenza dei pori. La fase liquida blocca la diffusione volumetrica costringendo il sistema a densificare esclusivamente per diffusione superficiale.

Durante la sinterizzazione, nello stadio intermedio: Il materiale raggiunge la densità teorica e la porosità residua si azzera. I pori diventano isolati e la densificazione rallenta mentre i grani crescono. I pori sono ancora interconnessi e si osserva una densificazione significativa del materiale. Si formano i primi contatti tra particelle (colli) senza apprezzabile densificazione.

Qual è la forza motrice della sinterizzazione nei ceramici?. La riduzione dell'energia superficiale: le polveri hanno elevata area superficiale e stato energetico instabile; il sistema evolve formando contatti tra particelle e densificando. La variazione di entalpia di fusione: il ceramico si fonde localmente e poi risolidifica nelle zone di contatto. L'energia elastica residua accumulata durante la pressatura che si rilassa durante il trattamento termico. La pressione osmotica generata dalla differenza di concentrazione di vacanze tra l'interno e la superficie delle particelle.

Nello stampaggio a iniezione ceramico (CIM), qual è la fase più critica dopo l'iniezione?. Il raffreddamento nello stampo, che deve essere rapidissimo per evitare la ricristallizzazione del feedstock. La sinterizzazione, che non può essere eseguita in atmosfera inerte nei sistemi CIM. La miscelazione del feedstock, perché il polimero lega permanentemente le particelle ceramiche. Il debinding: la rimozione controllata del legante organico, poiché una rimozione non uniforme può generare porosità, deformazioni o cricche.

Nella PACVD (Plasma-Assisted CVD), come si riduce la temperatura di esercizio rispetto al CVD termico?. Il campo elettrico alternato induce una corrente nel substrato che si scalda uniformemente senza surriscaldamenti locali. Il laser UV attiva selettivamente i legami del precursore senza riscaldare il substrato, consentendo deposizione a temperatura ambiente. Il plasma genera elettroni con energia 2-8 eV (cold plasma) chimicamente molto attivi senza essere termicamente caldi, attivando la reazione chimica dei precursori a temperatura molto inferiore. La pressione ridotta (0,1-1 Torr) abbassa il punto di ebollizione dei precursori permettendo la deposizione a bassa temperatura.

Qual è il principale vantaggio strutturale del CVD rispetto al PVD per componenti di geometria complessa?. L'elevata uniformità di copertura (step coverage vicino al 100%) grazie alla natura non direzionale del trasporto e della reazione chimica, che riveste anche cavità e sottosquadri. La totale assenza di sottoprodotti di reazione che potrebbero contaminare il film. La temperatura di processo molto bassa che non altera la geometria del componente per dilatazione termica. La possibilità di depositare film di spessore arbitrariamente elevato senza sviluppare tensioni residue.

La XRR (X-Ray Reflectivity) è impiegata per la caratterizzazione dei film sottili. Cosa permette di misurare?. La composizione chimica elemento per elemento del film tramite analisi dei picchi di fluorescenza X. Spessore (da pochi nm a ~200 nm), rugosità e densità del film, tramite analisi dell'angolo critico di riflessione esterna totale e delle frange di interferenza di Kiessig. La durezza nanometrica del film tramite la misura dell'ampiezza del picco di riflessione a piccoli angoli. La struttura cristallina e l'orientazione preferenziale dei grani tramite la posizione dei picchi di diffrazione di Bragg.

Nello sputtering reattivo per depositing ceramici, come si ottengono film di nitruri?. Usando un target di nitruro con sputtering DC: il nitruro si evapora stechiometricamente senza gas reattivo. Immergendo il substrato in una soluzione di precursore azotato prima della deposizione PVD. Riscaldando il target di nitruro oltre la temperatura di decomposizione così da evaporare separatamente il metallo e l'azoto. Introducendo N₂ nel plasma insieme ad Ar inerte con target metallico; gli atomi metallici espulsi reagiscono con l'azoto depositandosi come nitruro (es. TiN).

Perché la temperatura di processo nel PVD (tipicamente <550 °C) è un vantaggio rispetto al CVD?. Permette di rivestire substrati già trattati termicamente (acciai temprati, componenti di precisione) senza alterarne le proprietà meccaniche. Permette di operare in aria senza camera da vuoto riducendo i costi di impianto. Riduce la velocità di deposizione aumentando la densità e l'adesione del film. Consente di depositare ossidi ceramici che si decomporrebbero a temperature superiori.

Cosa si intende per 'film sottile' in ingegneria delle superfici?. Qualsiasi rivestimento applicato al di sotto della temperatura di fusione del substrato, indipendentemente dallo spessore. Un foglio metallico laminato fino a spessori submillimetrici e incollato meccanicamente al substrato. Uno strato di materiale di spessore generalmente inferiore a 10 μm ottenuto per deposizione di atomi o specie elementari su un substrato; la sua microstruttura può differire sostanzialmente da quella del materiale bulk. Un rivestimento organico applicato per immersione con spessore tipicamente compreso tra 50 e 500 μm.

Nella PVD (Physical Vapor Deposition), in cosa consiste il processo di sputtering?. Precursori gassosi reagiscono chimicamente sulla superficie del substrato riscaldato formando il film. Un fascio laser pulsato ablata il materiale dal target generando un plume che si deposita sul substr. Ioni accelerati dal plasma (tipicamente Ar⁺) colpiscono il target per trasferimento di momento balistico, espellendo atomi che si depositano sul substrato; il meccanismo è balistico, non una sublimazione termica. Il materiale target viene riscaldato resistivamente fino all'evaporazione e i vapori condensano sul substrato raffredato.

Lo sputtering magnetron supera i limiti dello sputtering DC perché: Opera a pressione atmosferica eliminando la necessità di pompe da vuoto costose. Un campo magnetico confina gli elettroni vicino al target, aumentando la probabilità di ionizzazione del gas e l'efficienza del plasma, ottenendo alta velocità di deposizione e film densi. Utilizza corrente alternata a radiofrequenza per compensare la carica accumulata sui target isolanti ceramici. Elimina il plasma e utilizza solo il bombardamento diretto di ioni ad alta energia per rimuovere atomi dal target.

Nel diagramma morfologico dei film PVD (zona-struttura in funzione di T/T_M e pressione Ar), cosa si osserva a bassi T/T_M?. Grani ricristallizzati equiassici con microstruttura omogenea. Struttura porosa di cristalliti assottigliati separati da vuoti, per la bassa mobilità superficiale degli adatomi. Film amorfo senza alcuna struttura cristallina identificabile. Grani colonnari ben definiti con elevata densità e bassa porosità.

Qual è la principale differenza tra CVD e PVD nella formazione del film?. Nel CVD il substrato è tenuto a temperatura ambiente; nel PVD deve essere riscaldato oltre 800 °C. Nel CVD il film è sintetizzato in situ da una reazione chimica di precursori gassosi sulla superficie del substrato; nel PVD il materiale è portato in fase vapore con mezzi fisici e condensato senza reazione chimica. Nel CVD il film cresce dall'interno verso l'esterno; nel PVD cresce dalla superficie verso l'esterno. Nel CVD si usano solo target metallici; nel PVD si usano solo precursori organometallici.

Qual è la principale differenza tra l'AM ceramico e l'AM metallico o polimerico in termini di processo?. Nei ceramici l'AM utilizza esclusivamente processi laser ad alta energia. Nei ceramici l'AM produce direttamente il componente finale senza trattamenti termici aggiuntivi. Nei ceramici l'AM svolge spesso solo la funzione di shaping, richiedendo poi debinding e sinterizzazione separati. Nei ceramici l'AM non richiede un feedstock specifico, a differenza dei metalli.

Che cos'è il 'green body' nell'AM ceramico?. Il substrato di stampa riutilizzabile nei processi a letto di polvere. Il componente stampato contenente sia il materiale ceramico sia una fase organica (binder), prima del trattamento termico. Una sospensione ceramica pronta per la stampa, caratterizzata da alta fluidità. Il componente ceramico finale dopo sinterizzazione, di colore verdastro per la riduzione atmosferica.

In un approccio 'negative ceramic AM', qual è la sequenza corretta del processo?. Si stampa un mould metallico → si cola la sospensione ceramica → si rimuove il metallo per dissoluzione chimica. Si prepara il feedstock ceramico → si stampa il green body → si infiltra con polimero per rinforzarlo → si sinterizza. i stampa il componente ceramico → si infiltra con polimero → si pirolizza il polimero → si ottiene il composito. Si stampa uno stampo polimerico sacrificale → si riempie con sospensione ceramica → si rimuove il polimero → si sinterizza.

Nel processo LCM (Lithography-Based Ceramic Manufacturing) per allumina, quale densità relativa si ottiene dopo sinterizzazione?. 95% della densità teorica. 70–75% della densità teorica. 99,4% della densità teorica. 85–90% della densità teorica.

Per quale motivo i processi L-PBF e DED applicati ai ceramici presentano le maggiori criticità?. I fortissimi gradienti termici localizzati favoriscono cricche, porosità e tensioni residue. La viscosità delle sospensioni ceramiche è troppo elevata per la deposizione laser. Le polveri ceramiche non sono compatibili con i sistemi di distribuzione a letto di polvere. La bassa temperatura di fusione dei ceramici rende impossibile il controllo del processo laser.

Nel robocasting (material extrusion), qual è il valore tipico di yield stress richiesto per la pasta ceramica?. Meno di 1 Pa, per garantire la scorrevolezza nel nozzle senza pressione applicata. 100–1000 Pa, sufficiente a mantenere la forma dopo l'estrusione senza collasso. Zero: la pasta deve essere completamente newtoniana per flusso uniforme. Superiore a 10 000 Pa, per resistere alla gravità durante la costruzione di strutture alte.

Perché nel binder jetting ceramico non si ottengono componenti completamente densi direttamente dopo la stampa?. Il legante liquido reagisce chimicamente con le particelle ceramiche impedendo la densificazione. Il corpo verde ha scarsa densificazione as-built e richiede debinding e sinterizzazione successivi. La risoluzione del sistema di deposizione è insufficiente per creare un reticolo ceramico continuo. Le temperature raggiunte durante il jetting sono insufficienti per avviare la sinterizzazione.

Perché nei processi multi-step di AM ceramico la sinterizzazione diventa ancora più centrale rispetto ai processi convenzionali?. Perché la sinterizzazione nei pezzi stampati avviene a temperature più basse rispetto ai processi convenzionali. Perché il green body stampato ha densità superiore a quello prodotto per pressing, richiedendo cicli termici più lunghi. Perché la geometria complessa dei pezzi AM impedisce l'uso di forni convenzionali. Perché la qualità finale dipende dalla continuità tra formulazione del feedstock, processo di stampa e trattamento termico, con ritiri anisotropi che possono raggiungere il 50%.

Quale fattore limita l'applicazione della vat photopolymerization a ceramici come SiC o Si₃N₄?. La viscosità delle polveri di SiC è troppo bassa per formare una sospensione stabile nel sistema fotopolimerizzabile. Il SiC e il Si₃N₄ reagiscono chimicamente con i monomeri del sistema fotopolimerizzabile. Le polveri scure assorbono eccessivamente la radiazione, compromettendo la profondità di cura e la definizione dello strato. Le temperature di sinterizzazione del SiC superano le capacità dei forni disponibili dopo stampa DLP.

Quale tecnica di AM ceramico ha raggiunto i risultati più convincenti in termini di densità finale e accuratezza geometrica?. Robocasting (direct ink writing). Selective Laser Sintering (SLS) diretto. Vat photopolymerization (DLP/LCM). Binder jetting.

Da quale miscela di materie prime è ottenuta la porcellana?. Caolino (Al₂Si₂O₅(OH)₄), feldspato (KAlSi₃O₈) e quarzo (SiO₂). Allumina, silice e ossido di calcio in rapporto stechiometrico. Cordierite, mullite e fase vetrosa borosilicatica. Argilla refrattaria, magnesia e silice in parti uguali.

Da quali tre componenti principali derivano le proprietà dei ceramici tradizionali?. Feldspato, caolino e ossidi di ferro in diverse proporzioni. Fase cristallina primaria (quarzo, mullite), fase vetrosa formata durante la cottura, e porosità residua. Argilla, silice e acqua strutturale residua dopo cottura. Fase cristallina primaria, fase amorfa secondaria e fase liquida intergranulare.

A quale intervallo di temperatura viene cotta la terracotta?. 1200–1300 °C. 1400–1600 °C. 900–1100 °C. 600–800 °C.

Che cosa si intende per 'transizione vetrosa (Tg)' nei vetri?. La temperatura di fusione del vetro, alla quale avviene una discontinuità netta di volume. Il punto in cui la viscosità del vetro raggiunge il minimo durante la lavorazione industriale. La temperatura alla quale il vetro cristallizza parzialmente formando fasi vetroceramiche. Il passaggio reversibile da uno stato liquido altamente viscoso a uno stato solido rigido senza cristallizzazione.

Qual è il processo industriale principale per la produzione di lastre di vetro piano?. Float glass: il vetro fuso galleggia su un bagno di stagno liquido a 1050 °C ottenendo superfici perfettamente planari (Ra <0,5 nm). Soffiatura industriale con stampi rotanti che espandono il vetro fuso in fogli piani. Laminazione tra rulli raffreddati che comprimono il vetro fuso in lastre di spessore controllato. Colata verticale su piani di acciaio inossidabile lucidato, seguita da ricottura in forno.

In quale modo il gres porcellanato differisce dal gres tradizionale e per quali applicazioni è indicato?. È prodotto con argilla refrattaria ad alto contenuto di allumina, indicato per rivestimenti di forni industriali. È prodotto per pressatura di polveri atomizzate con cottura rapida a ~1200 °C, ha assorbimento d'acqua <0,1% ed è indicato per rivestimenti ad alto traffico. È un gres con aggiunta di porcellana riciclata che abbassa la temperatura di cottura e aumenta la porosità aperta. Si distingue per la presenza di fase feldispatica che aumenta la translucenza, indicato per stoviglieria di pregio.

Come si ottengono i vetroceramici e qual è il loro principale vantaggio rispetto ai vetri convenzionali?. Depositando un rivestimento ceramico su vetro float mediante CVD ad alta temperatura. Miscelando polveri ceramiche con vetro fuso e ricristallizzando lentamente, ottenendo una microstruttura bifasica più dura. Introducendo agenti tensioattivi nel vetro fuso che promuovono la separazione di fase spontanea durante il raffreddamento. Mediante cristallizzazione controllata di un vetro base in due fasi (nucleazione e crescita cristallina), con CTE ≈ 0 e resistenza allo shock termico eccezionale.

Qual è il meccanismo di tenacizzazione della zirconia Y-TZP (3 mol% Y₂O₃)?. Lo ittrio sostituisce lo zirconio nel reticolo creando dislocazioni mobili che assorbono l'energia della frattura. La presenza di Y₂O₃ ai bordi di grano crea una fase vetrosa duttile che deflette le cricche. La fase cubica stabilizzata dall'ittria ha energia di legame superiore alla fase monoclina, richiedendo maggiore energia per la propagazione della cricca. Quando una cricca si propaga, il campo di tensione alla punta induce la trasformazione tetragonale→monoclina nelle particelle vicine, con espansione di volume che genera uno stato compressivo locale che ostacola la frattura.

Perché l'AlN (nitruro di alluminio) è particolarmente adatto come substrato per elettronica di potenza?. Ha la più alta conducibilità elettrica tra i ceramici nitrurati, rendendolo utile come contatto in dispositivi ad alta frequenza. Il suo alto modulo elastico (>400 GPa) impedisce la deformazione del substrato durante i cicli termici dei dispositivi. Combina elevatissima conducibilità termica (150–230 W/(m·K)) con ottimo isolamento elettrico e CTE compatibile con Si e GaN (≈ 4,5×10⁻⁶ °C⁻¹). La sua struttura wurtzite conferisce proprietà piezoelettriche che smorzano le vibrazioni termomeccaniche nei moduli di potenza.

Perché la resistenza pratica dei vetri (30–90 MPa) è molto inferiore alla resistenza teorica (~7 GPa)?. La viscosità residua a temperatura ambiente crea scorrimento viscoso che riduce la resistenza meccanica effettiva. La struttura amorfa del vetro non consente il trasferimento di carico tra le catene silossaniche. Le impurità ioniche (Na⁺, Ca²⁺) indeboliscono i legami Si-O nella rete tridimensionale. I microdifetti superficiali agiscono da concentratori di tensione: la resistenza effettiva dipende dalle condizioni superficiali e dalla distribuzione dei difetti.

Quali proprietà rendono i CMC SiC/SiC superiori alle superleghe di Ni per palette di turbina aeronautica?. Sono circa il 40% più leggeri, operano a temperature ~200 °C più alte e i meccanismi di bridging/pull-out conferiscono comportamento quasi-duttile. La densità dei CMC è superiore alle superleghe ma la resistenza specifica molto maggiore giustifica il maggior peso. Hanno modulo elastico doppio rispetto alle superleghe, riducendo la deformazione delle palette in esercizio. La conducibilità termica superiore del SiC permette di eliminare i canali di raffreddamento interni.

Qual è la struttura cristallina che si forma nella porcellana durante la seconda cottura (1250–1400 °C)?. Ossido di alluminio monoclino con fase amorfa di silice interstiziale. Cristalli equiassici di quarzo dispersi in una matrice di feldspato fuso. Cristalli aciculari di mullite (3Al₂O₃·2SiO₂) immersi in una matrice vetrosa continua. Fase cristobalite ad alta temperatura con bordi di grano vetroceramici.

Cosa sono i materiali UHTC (Ultra High Temperature Ceramics) e per quali applicazioni vengono sviluppati?. Ceramici nanostrutturati con durezza superiore al diamante sintetico, per utensili a velocità ipersoniche. Compositi ceramica-metallo con CTE ultra-basso, sviluppati per specchi astronomici in orbita. Materiali come ZrB₂, HfB₂, TaC e HfC con elevatissimo punto di fusione, per veicoli ipersonici, ugelli di razzo e scudi termici oltre i 2000 °C. Ceramici con eccezionale conduttività ionica ad alta temperatura, sviluppati per elettroliti nelle celle a combustibile.

Qual è la funzione dei Thermal Barrier Coatings (TBC) a base di YSZ nelle turbine a gas?. Aumentare la resistenza all'usura delle palette nei confronti delle particelle erosive presenti nei gas combusti. Proteggere le palette dalla corrosione per attacco dei prodotti di combustione acidi ad alta temperatura. Ridurre la temperatura del metallo sottostante, consentendo temperature dei gas più elevate e maggiore efficienza termodinamica. Fornire isolamento elettrico tra le palette e il disco della turbina, prevenendo scariche elettrostatiche.

Per quale ragione gli utensili da taglio ceramici permettono velocità di taglio superiori rispetto agli utensili in carburo?. Mantengono durezza e stabilità anche a temperature molto elevate, con vantaggi in produttività e finitura superficiale. La struttura cristallina anisotropa degli utensili ceramici crea un effetto autolubrificante durante il taglio. Il basso coefficiente di attrito ceramico-metallo riduce il calore generato. La loro densità inferiore riduce le forze centrifughe, permettendo velocità di rotazione più elevate.

Qual è il principale vantaggio dei dischi freno C/SiC rispetto ai tradizionali dischi in ghisa nel settore automotive ad alte prestazioni?. Costo significativamente inferiore che ne giustifica l'adozione anche nel segmento di massa. Massa molto ridotta (riduzione massa non sospesa), eccellente stabilità termica, elevata resistenza all'usura e minore fading ad alte temperature. Maggiore coefficiente di attrito a freddo rispetto alla ghisa, che migliora le prestazioni nelle prime frenate. Compatibilità con pastiglie standard in materiale organico, eliminando la necessità di sostituire l'intero impianto.

Per la rigenerazione ossea con scaffold ceramici, perché l'architettura porosa è più critica della sola resistenza meccanica?. La microstruttura porosa è critica solo per gli scaffold riassorbibili (β-TCP), non per l'idrossiapatite. La resistenza meccanica degli scaffold non è rilevante perché il tessuto osseo rigenerato assume immediatamente la funzione portante. Pori interconnessi con macropori 300–600 μm e micropori 1–10 μm sono essenziali per la colonizzazione cellulare e il trasporto di nutrienti, determinando il successo biologico. L'architettura porosa influenza esclusivamente la velocità di riassorbimento ma non la qualità del tessuto osseo.

Nelle celle SOFC, qual è la funzione specifica dell'elettrolita in YSZ?. Condurre ioni O²⁻ dall'elettrodo catodico all'anodico e separare fisicamente i gas combustibile e comburente. Condurre elettroni dal catodo all'anodo completando il circuito esterno della cella elettrochimica. Catalizzare la riduzione dell'ossigeno al catodo e la sua ionizzazione in O²⁻. Fornire stabilità meccanica alla cella impedendo la deformazione sotto il gradiente di pressione gas.

In odontoiatria, perché la zirconia Y-TZP è preferita ai metalli per corone e ponti nelle zone visibili?. Il coefficiente di usura della zirconia contro lo smalto antagonista è identico a quello metallo-metallo. Offre un compromesso favorevole tra resistenza meccanica, estetica (aspetto simile al dente naturale) e biocompatibilità. La zirconia è l'unico ceramico dentale che non richiede sinterizzazione finale. La zirconia ha un modulo elastico identico allo smalto dentale, eliminando le tensioni all'interfaccia dente-restauro.

Qual è la principale sfida nella manifattura additiva di ceramici nanostrutturati?. I ceramici nanostrutturati non possono essere sinterizzati per via termica e richiedono esclusivamente SPS o hot pressing. Le nanopolveri ceramiche sono troppo fini per essere processate con i sistemi di distribuzione convenzionali nei processi AM. Non è produrre le nanopolveri uniformi, ma conservare la nanostruttura durante la sinterizzazione evitando la crescita del grano. La nanostrutturazione riduce la tenacità a frattura rendendo i green body troppo fragili per sopravvivere al debinding.

Quale materiale ceramico viene utilizzato nei substrati honeycomb dei convertitori catalitici automobilistici e perché?. Cordierite, per il suo bassissimo coefficiente di espansione termica e la buona resistenza agli shock termici. Carburo di silicio, per la sua elevatissima conducibilità termica che favorisce il light-off catalitico rapido. Allumina, per la sua elevatissima area superficiale specifica che massimizza il contatto con i gas esausti. Zirconia stabilizzata, per la sua capacità di trasportare ioni ossigeno e partecipare alle reazioni catalitiche.

Qual è il materiale ceramico più diffuso per le sfere dei cuscinetti ibridi ad alte prestazioni e perché?. Allumina (Al₂O₃), per la combinazione di basso costo, buona durezza e resistenza alla corrosione. Nitruro di silicio (Si₃N₄), per la combinazione di elevata durezza, buona tenacità relativa e densità inferiore all'acciaio. Carburo di silicio (SiC), per la sua elevatissima conducibilità termica che mantiene bassa la temperatura di esercizio. Zirconia (Y-TZP), per la sua eccezionale tenacità e resistenza meccanica superiore a tutti gli altri ceramici.

Quale classe di materiali ha la più alta deformazione a rottura e perché?. I metalli duttili come Cu e Al, con valori fino al 50%, grazie alla mobilità delle dislocazioni. I polimeri, con valori 10–300%, grazie alla capacità delle catene macromolecolari di srotolarsi e riorientarsi sotto carico. I ceramici compositi rinforzati con fibre, con valori fino al 20% grazie al meccanismo di pull-out. I vetri metallici amorfi, con valori oltre il 100% grazie all'assenza di dislocazioni.

Confrontando la stabilità chimica in esercizio, qual è la classe di materiali più resistente alla corrosione e all'ossidazione?. I polimeri fluorurati (PTFE, PVDF), che resistono a praticamente tutti i reagenti chimici. Le superleghe di Ni, che combinano resistenza meccanica e resistenza alla corrosione alle massime temperature. I ceramici, che presentano bassissima corrosione ed elevata resistenza all'ossidazione. I metalli nobili come Pt e Au, che non corrodono in nessuna condizione di esercizio.

Fino a quale temperatura di esercizio possono spingersi i materiali ceramici avanzati rispetto a metalli e polimeri?. Fino a ~500 °C, limitati dalla transizione di fase. Fino a ~1000 °C, stessa dei metalli refrattari. Fino a ~200 °C, come la maggior parte dei polimeri tecnici. Fino a ~2000 °C, contro ~1000 °C per i metalli e ~200 °C per i polimeri.

Qual è il principale meccanismo di deformazione nei metalli che non è presente nei ceramici?. Il meccanismo di bridging delle cricche da parte dei grani allungati. La frattura fragile intergranulare controllata dalla dimensione dei grani. Il flusso viscoso controllato dalla temperatura di transizione vetrosa. Lo scorrimento per moto di dislocazioni, che consente deformazione plastica significativa prima della rottura.

In quale scenario progettuale è preferibile scegliere un ceramico avanzato invece di un metallo per un componente strutturale ad alta temperatura?. Sempre quando la temperatura supera 600 °C, perché tutti i ceramici hanno resistenza meccanica superiore a tutti i metalli. Quando il costo è il fattore dominante, perché la produzione di ceramici avanzati è intrinsecamente meno costosa della forgiatura di superleghe. Quando è richiesta alta duttilità per assorbire sollecitazioni dinamiche. Quando la temperatura supera i limiti delle superleghe (~1000 °C), si richiede bassa densità, resistenza chimica in ambienti ossidanti e la fragilità può essere gestita con design appropriato.

Perché il modulo elastico dei ceramici (100–400 GPa) è superiore a quello dei metalli strutturali (50–210 GPa)?. La struttura cristallina complessa dei ceramici contiene più legami per unità di volume rispetto ai metalli con struttura compatta. L'assenza di dislocazioni nei ceramici fa sì che tutta la deformazione sia elastica, rendendo il modulo apparente molto più alto. I legami ionici/covalenti dei ceramici hanno energia di legame più alta (400–1000 kJ/mol) e distanze interatomiche minori, richiedendo maggiori forze per la deformazione elastica. Le elevate temperature di sinterizzazione dei ceramici comprimono il reticolo cristallino creando uno stato di compressione residua.

In quale ordine di grandezza si colloca la tenacità a frattura (KIc) tipica dei ceramici monolitici?. 20–200 MPa·m⁰·⁵ (tipica dei metalli). 1–5 MPa·m⁰·⁵ (stessa dei polimeri). 50–100 MPa·m⁰·⁵. 1–10 MPa·m⁰·⁵.

Perché i ceramici non sono lavorabili per deformazione plastica come i metalli?. La struttura vincolata dei legami ionici/covalenti direzionali impedisce lo scorrimento delle dislocazioni, portando a frattura fragile prima della deformazione plastica. La presenza di porosità residua nei ceramici innesca cricche durante qualsiasi tentativo di deformazione plastica. La temperatura di fusione dei ceramici è troppo elevata per permettere la deformazione a caldo con impianti convenzionali. I ceramici non possono formare dislocazioni a causa della periodicità imperfetta della loro struttura cristallina complessa.

Quale classe di materiali presenta il legame atomico prevalente di tipo ionico/covalente con energia di legame 400–1000 kJ/mol?. I compositi a matrice metallica. I ceramici. I metalli. I polimeri termoindurenti.

Il BOD (Biochemical Oxygen Demand) fornisce informazioni su: Il numero di microrganismi aerobi presenti per millilitro d'acqua. La biodegradabilità del carico organico e la capacità autodepurativa del sistema. La quantità totale di sali disciolti nell'acqua. La concentrazione di ossigeno disciolto in equilibrio con l'atmosfera.

Le acque grigie negli scarichi domestici sono quelle provenienti da: Lavabi, docce, lavatrici e bidet, con contenuto inquinante inferiore alle acque nere. Servizi igienici (WC), caratterizzate da elevato contenuto di sostanza organica e carico batterico. Impianti di condizionamento e sistemi di raffreddamento a torre evaporativa. Precipitazioni atmosferiche convogliate in reti fognarie separate.

Quale parametro esprime la concentrazione degli ioni idrogeno in soluzione ed è influenzato da carbonati, bicarbonati e anidride carbonica?. La conducibilità elettrica. La torbidità. Il pH. Il residuo fisso.

Perché la miscelazione indiscriminata di reflui industriali con caratteristiche molto differenti è una pratica scorretta?. Riduce il volume totale da trattare aumentando i costi unitari di depurazione. Provoca sempre la formazione di gas tossici per reazione chimica tra i diversi reflui. È vietata per motivi esclusivamente fiscali e non ha rilevanza tecnica sul processo depurativo. Può compromettere l'efficacia dei trattamenti depurativi rendendo il refluo finale difficilmente o non trattabile con le normali linee impiantistiche.

Secondo il D.Lgs. 152/2006, come è definito giuridicamente uno 'scarico'?. Qualsiasi cessione di acqua a soggetti terzi indipendentemente dalle modalità di convogliamento. Il semplice trasporto di reflui in cisterne senza collegamento fisso al corpo recettore. L'immissione di acque trattate in un depuratore centralizzato gestito da terzi. Qualsiasi immissione di acque reflue in un corpo recettore effettuata tramite condotta stabile di collettamento.

Le acque reflue domestiche si distinguono da quelle industriali principalmente perché: Non richiedono alcun trattamento prima dello scarico nei corpi idrici superficiali. Hanno sempre un carico organico superiore a quelle industriali per la presenza di detersivi e grassi alimentari. Derivano da insediamenti residenziali e sono legate al metabolismo umano, con composizione relativamente prevedibile. Contengono esclusivamente sostanze biodegradabili senza tracce di inquinanti chimici.

Quali sono le tre categorie di acque reflue secondo la classificazione normativa italiana?. Domestiche, industriali e urbane. Superficiali, sotterranee e meteoriche. Di processo, di raffreddamento e di lavaggio. Bianche, grigie e nere.

Quale dei seguenti parametri misura la quantità totale di sostanze ossidabili presenti nell'acqua mediante un processo chimico?. Il COD (Chemical Oxygen Demand). La torbidità. Il BOD (Biochemical Oxygen Demand). La conducibilità elettrica.

In ambito ingegneristico, come deve essere considerata l'acqua nei processi industriali?. Come un materiale ausiliario da minimizzare in tutti i processi produttivi. Come una semplice risorsa disponibile che non richiede trattamenti specifici. Come un fluido funzionale il cui comportamento influenza direttamente l'efficienza, l'affidabilità e la durabilità degli impianti. Come un fluido inerte che non interagisce con le apparecchiature industriali.

I degasatori fisici sfruttano la legge di Henry, secondo cui la solubilità di un gas in un liquido: È costante a temperatura costante indipendentemente dalla pressione parziale del gas. Diminuisce all'aumentare della temperatura e è proporzionale alla pressione parziale del gas nella fase sovrastante. Dipende solo dal pH dell'acqua e non dalla temperatura o dalla pressione. Aumenta all'aumentare della temperatura e diminuisce all'aumentare della pressione.

Qual è il principio fondamentale che guida la scelta dei trattamenti per le acque industriali?. Tutti i tipi di acqua richiedono sempre la stessa sequenza di trattamenti indipendentemente dall'uso finale. Il trattamento più efficace è sempre la demineralizzazione completa indipendentemente dal tipo di contaminante. Le acque superficiali non richiedono mai pre-trattamento meccanico prima di quelle chimici. Non esiste un trattamento universale: il processo depurativo deve essere definito in funzione della qualità dell'acqua grezza e della destinazione finale.

La grigliatura nell'impianto di trattamento delle acque svolge la funzione di: Eliminare i sali disciolti che conferiscono durezza all'acqua mediante precipitazione chimica. Rimuovere i corpi solidi grossolani per proteggere le apparecchiature da abrasione, occlusione e malfunzionamento. Neutralizzare le cariche superficiali delle particelle colloidali per favorirne la sedimentazione. Rimuovere i gas disciolti come ossigeno e anidride carbonica per prevenire la corrosione.

Il processo di coagulazione è necessario quando la sedimentazione non è sufficiente perché: Le particelle sono troppo dense per rimanere in sospensione e si depositano troppo rapidamente occludendo i filtri. Le particelle colloidali presentano cariche superficiali negative che impediscono l'aggregazione; i coagulanti neutralizzano tali cariche favorendo la formazione di fiocchi sedimentabili. La viscosità dell'acqua aumenta con la temperatura rendendo impossibile la sedimentazione gravitazionale. Le particelle di grandi dimensioni riflettono la luce impedendo il controllo della torbidità.

La legge di Stokes descrive la velocità di sedimentazione di una particella sferica. Quale combinazione di parametri favorisce una sedimentazione più efficace?. Particelle con elevate cariche superficiali in acqua con bassa concentrazione di ioni. Temperatura elevata dell'acqua indipendentemente dalla dimensione delle particelle. Particelle di dimensioni grandi e densità elevata, con acqua a bassa viscosità. Particelle piccole e leggere in acqua ad alta viscosità e bassa temperatura.

La dolcificazione dell'acqua mira ad eliminare principalmente: I gas disciolti come ossigeno e anidride carbonica che causano corrosione. I microrganismi e le mucillagini che alterano la qualità biologica dell'acqua. Le particelle sospese grossolane che provocano abrasione delle tubazioni. I sali di calcio e magnesio responsabili della durezza, per prevenire incrostazioni nelle apparecchiature.

Nel processo calce-soda per la dolcificazione, il carbonato di sodio (soda) serve a: Eliminare la durezza temporanea calcica legata ai bicarbonati di calcio. Abbattere la durezza permanente legata ai solfati, che non può essere eliminata con la sola calce. Precipitare i sali di magnesio come idrossido di magnesio insolubile. Neutralizzare l'anidride carbonica disciolta per portare il pH a valori neutri.

Qual è la differenza fondamentale tra dolcificazione e demineralizzazione dell'acqua?. La dolcificazione sostituisce gli ioni Ca²⁺ e Mg²⁺ con ioni Na⁺ meno problematici; la demineralizzazione rimuove tutte le specie ioniche mediante resine cationiche e anioniche in serie. La dolcificazione è applicabile solo ad acque superficiali, la demineralizzazione solo ad acque sotterranee. Tra i due processi non esiste differenza concettuale: entrambi rimuovono completamente tutti i sali disciolti. La dolcificazione elimina solo i gas disciolti mentre la demineralizzazione rimuove solo i sali in soluzione.

La degasazione dell'acqua industriale mira principalmente a rimuovere: Azoto disciolto che causa cavitazione nelle pompe centrifughe ad alta velocità. Ammoniaca e idrogeno solforato prodotti dalla degradazione biologica delle sostanze organiche. Ossigeno e anidride carbonica, direttamente coinvolti nei fenomeni di corrosione elettrochimica. Cloro residuo aggiunto durante la disinfezione e composti organici volatili.

Un eccesso di soda nella dolcificazione per precipitazione può causare nei sistemi in acciaio: Incrostazioni di ossido di sodio che riducono la conducibilità termica delle superfici riscaldate. Corrosione per pitting per formazione di ossidi superficiali non protettivi. Fragilità caustica, per aumento del pH in condizioni di forte basicità, scarso ricambio d'acqua e presenza di tensioni residue. Idrolisi delle saldature con perdita di resistenza meccanica dei giunti.

Dal punto di vista chimico, i combustibili sono generalmente costituiti da: Esclusivamente composti inorganici ad alto contenuto di zolfo e azoto. Sali metallici in soluzione acquosa con elevato contenuto energetico. Composti esclusivamente gassosi ottenuti per elettrolisi dell'acqua. Composti contenenti carbonio e idrogeno, spesso sotto forma di idrocarburi o miscele complesse di sostanze organiche.

La combustione è definita come: Una reazione di riduzione in cui l'ossigeno viene eliminato dal combustibile per aumentarne l'energia. Un processo fisico di cambiamento di stato da solido o liquido a gas senza reazione chimica. Una reazione chimica di ossidazione altamente esotermica in cui un combustibile reagisce con un comburente producendo calore. Una reazione endotermica in cui si assorbe energia dall'ambiente per convertire carburante in calore.

Il potere calorifico di un combustibile rappresenta: La temperatura massima raggiungibile dalla fiamma in condizioni adiabatiche. La percentuale di carbonio presente nella composizione elementare del combustibile. La quantità di energia liberata durante la combustione completa di una unità di massa o volume. Il rapporto tra la quantità di aria teoricamente necessaria e quella realmente impiegata.

Nella distinzione tra combustione completa e incompleta, cosa caratterizza la combustione incompleta?. L'ossidazione completa avviene ma con produzione di ossidi di azoto in quantità superiore. La formazione di composti intermedi e inquinanti come monossido di carbonio, dovuta a condizioni non ottimali (carenza di ossigeno o temperature non adeguate). La combustione avviene completamente solo nelle zone più calde della camera. La produzione esclusiva di acqua e anidride carbonica con massimo rilascio energetico.

La temperatura teorica di combustione (adiabatica di fiamma) rappresenta: Il valore medio della temperatura dei fumi lungo il camino di scarico. La temperatura minima necessaria per innescare la reazione di combustione (temperatura di accensione). La temperatura effettiva misurata al centro della fiamma nelle condizioni operative reali. La temperatura massima raggiungibile dai prodotti assumendo combustione completa, quantità stechiometrica di aria e assenza di scambi termici con l'esterno.

Le dissociazioni termiche a elevata temperatura di fiamma comportano: Un aumento della temperatura di fiamma per effetto della variazione della capacità termica dei fumi. La formazione di prodotti più stabili energeticamente rispetto ad anidride carbonica e vapore acqueo. La decomposizione dei reagenti prima che avvenga la combustione, aumentando la temperatura di accensione. Reazioni endotermiche che assorbono energia e aumentano il numero di moli gassose, riducendo ulteriormente la temperatura di fiamma effettiva.

La perdita al camino rappresenta:La quota di energia termica dispersa attraverso i fumi caldi espulsi nell'ambiente, dipendente dalla loro temperatura in uscita. Le perdite per irraggiamento attraverso le pareti del generatore di calore. Le perdite di combustibile non bruciato depositato sulle pareti del focolare. L'energia utilizzata per riscaldare l'aria comburente prima dell'introduzione in camera. La quota di energia termica dispersa attraverso i fumi caldi espulsi nell'ambiente, dipendente dalla loro temperatura in uscita.

Nella composizione elementare dei combustibili, quali elementi favoriscono la produzione di energia mentre quali generano emissioni inquinanti?. Tutti gli elementi generano sia energia che inquinanti in proporzioni uguali. Carbonio e idrogeno favoriscono la produzione di energia; zolfo e azoto generano emissioni inquinanti. Ossigeno e azoto favoriscono la combustione; carbonio e idrogeno generano inquinanti. Solo il carbonio è utile energeticamente; idrogeno, zolfo e azoto generano tutti inquinanti.

Il coke è prodotto mediante: Estrazione selettiva del carbonio dai minerali carbonatici mediante processi idrometallurgici. Combustione parziale controllata del carbone in eccesso di aria a circa 400-500 °C. Distillazione secca (carbonizzazione) dei litantraci a temperature superiori ai 900 °C in assenza di aria. Macinazione fine del carbone seguita da compattazione a caldo con leganti organici.

Quali sono le tre frazioni principali che si formano durante il processo di cokizzazione?. Coke solido, catrame e miscela gassosa combustibile (gas di cokeria). Carbone attivo, olio di catrame e anidride carbonica. Grafite, pece e gas naturale ricco di metano. Cenere, idrogeno e composti aromatici pesanti insolubili.

L'antracite si distingue dalle altre tipologie di carbone fossile per: Elevato contenuto di carbonio (90-95%), potere calorifico molto alto ma combustione difficoltosa con scarsa formazione di fiamma. La facilità di accensione e la lunga fiamma luminosa, che la rendono preferibile per i focolai domestici. Elevato contenuto di umidità (oltre il 50%) che ne limita fortemente il potere calorifico effettivo. Il basso contenuto di ceneri ma l'alto tenore di zolfo che genera emissioni inquinanti.

Nell'ordine crescente di contenuto di carbonio e potere calorifico, quale sequenza è corretta per i combustibili solidi naturali?. Lignite → Torba → Antracite → Litantrace. Torba → Lignite → Litantrace → Antracite. Torba → Litantrace → Lignite → Antracite. Antracite → Litantrace → Lignite → Torba.

La carbogenesi (o carbonizzazione) è il processo che porta alla formazione dei combustibili solidi naturali. In cosa consiste?. La precipitazione di carbonati dal mare per formazione di rocce sedimentarie carbonatiche. Una progressiva trasformazione geologica della materia organica vegetale con perdita di ossigeno, idrogeno e azoto e aumento del contenuto di carbonio. La decomposizione batterica rapida della materia organica in condizioni anaerobie con produzione di metano. La combustione controllata del legno in assenza parziale di aria per ottenere carbone vegetale artificiale.

I combustibili solidi artificiali presentano rispetto ai naturali: Minore contenuto di ceneri ma potere calorifico inferiore ai combustibili naturali di partenza. Maggior contenuto di sostanze volatili che favorisce l'accensione rapida in qualsiasi condizione. Proprietà identiche ai naturali ma costi di produzione inferiori grazie all'automazione del processo. Maggiore contenuto di carbonio, potere calorifico più elevato, maggiore resistenza meccanica, composizione più omogenea e minor contenuto di impurità come lo zolfo.

Il processo di reforming catalitico nella raffinazione del petrolio ha lo scopo di: Trasformare idrocarburi lineari in molecole più ramificate o aromatiche per aumentare il numero di ottano delle benzine. Convertire il gas di raffineria in idrogeno da impiegare nell'hydrocracking. Rimuovere i composti solforati per ridurre le emissioni di SO₂ durante la combustione. Scindere le molecole pesanti in catene più corte per aumentare la resa in benzina e gasolio.

Il petrolio greggio è una miscela complessa prevalentemente costituita da: Composti aromatici policiclici con elevato punto di fusione e bassa volatilità. Esclusivamente alcani lineari con catene comprese tra C1 e C20. Idrocarburi, accompagnati da composti contenenti zolfo, ossigeno e azoto, oltre a impurità solide e acqua. Acidi grassi esterificati con glicerolo simili a quelli dei biocombustibili di origine vegetale.

Nella distillazione frazionata del petrolio, quale principio fisico consente la separazione delle frazioni?. I diversi idrocarburi presenti nel greggio hanno differenti temperature di ebollizione; sfruttando questo, la colonna di distillazione separa le frazioni per condensazione selettiva a diverse altezze. I diversi idrocarburi hanno densità molto diverse che consentono la separazione per centrifugazione. Le diverse pressioni di vapore degli idrocarburi consentono la separazione per adsorbimento su carbone attivo. La solubilità selettiva degli idrocarburi in solventi polari permette di estrarli sequenzialmente.

Il processo di cracking catalitico differisce da quello termico perché: Avviene in presenza di idrogeno ad alta pressione producendo prodotti privi di composti aromatici. Utilizza catalizzatori per migliorare l'efficienza della scissione delle molecole pesanti, ottenendo prodotti di migliore qualità a temperature più contenute. Opera esclusivamente sull'azione del calore senza ausilio di catalizzatori, ed è più efficace per frazioni molto pesanti. È applicabile solo ai combustibili solidi fossili e non ai derivati liquidi del petrolio.

I combustibili liquidi artificiali derivano principalmente da: Estrazione mineraria di idrocarburi allo stato solido. Processi di raffinazione del petrolio greggio. Fermentazione di biomasse vegetali. Sintesi chimica diretta dell'idrogeno e del carbonio.

Qual è il parametro che quantifica la resistenza alla detonazione di una benzina?. Numero di cetano. Indice di viscosità. Numero di ottano. Flash point.

Quale strumento viene utilizzato sperimentalmente per determinare il flash point di un combustibile liquido?. Pirometro a radiazione infrarossa. Calorimetro adiabatico a bombe. Dispositivo di Pensky-Martens. Viscosimetro di Engler.

Gli oli combustibili, frazioni più pesanti della raffinazione, presentano quale criticità ambientale principale?. Contengono esclusivamente idrocarburi aromatici cancerogeni che ne vietano l'uso industriale. Sono completamente biodegradabili ma producono CO₂ in quantità doppia rispetto alla benzina. Hanno potere calorifico nullo e quindi non possono essere bruciati in impianti civili. Contengono zolfo e metalli pesanti che durante la combustione generano emissioni inquinanti.

Il cherosene si differenzia dalla benzina principalmente per: Minore densità e maggiore contenuto energetico per unità di massa. Intervallo di ebollizione più elevato, volatilità inferiore e temperatura di infiammabilità più alta. Numero di ottano superiore e maggiore contenuto di idrocarburi ramificati. Presenza esclusiva di idrocarburi aromatici che ne aumentano la resistenza alla detonazione.

Il miglioramento del comportamento antidetonante delle benzine avveniva storicamente mediante aggiunta di composti a base di piombo, poi abbandonati. Quale tecnologia li ha sostituiti?. Incremento della percentuale di idrocarburi lineari che migliorano naturalmente l'antidetonanza. Sostituzione del carburante con miscele di metano e propano in rapporto 1:1. Aggiunta di ossidi di azoto che abbassano la temperatura di autoaccensione della miscela. Processi di raffinazione avanzati (reforming, alchilazione) e additivi organici compatibili con i sistemi di post-trattamento dei gas di scarico.

Perché ai GPL vengono aggiunte sostanze odorose durante la distribuzione commerciale?. Per rendere i GPL compatibili con i sistemi di iniezione diretta dei motori moderni. Perché i GPL sono naturalmente inodori e le sostanze odorose consentono la rilevazione di eventuali fughe. Per migliorare il numero di ottano e ridurre la tendenza alla detonazione nei motori. Per aumentare il potere calorifico e ridurre i consumi nei veicoli a gas.

I gas di petrolio liquefatti (GPL) sono classificati come combustibili liquidi principalmente perché: Contengono idrocarburi con numero di atomi di carbonio superiore a 12, che li rende liquidi nelle condizioni standard. Sono prodotti direttamente dalla distillazione frazionata come frazioni liquide a temperatura ambiente. Possono essere facilmente liquefatti mediante pressioni moderate, consentendo stoccaggio e trasporto efficienti in serbatoi pressurizzati. Hanno densità superiore all'acqua e rimangono allo stato liquido a temperatura ambiente e pressione atmosferica.

Quale effetto produce una viscosità troppo elevata in un combustibile liquido durante l'iniezione?. Formazione di gocce di dimensioni maggiori che ostacolano la miscela omogenea con l'aria e riducono l'efficienza della combustione. Aumento della volatilità con rischio di evaporazione prematura nel condotto di alimentazione. Incremento del numero di ottano effettivo della miscela aria-carburante. Riduzione del flash point con conseguente pericolo di incendio durante lo stoccaggio.

Tra numero di cetano e numero di ottano esiste una relazione: Nessuna relazione, perché misurano proprietà di combustibili diversi non correlate. Inversa: un carburante con alto numero di cetano tende ad avere basso numero di ottano e viceversa. Diretta proporzionale: aumentano e diminuiscono sempre insieme. Esponenziale: il numero di ottano è il quadrato del numero di cetano.

Nel gasolio, il parametro più importante per garantire il corretto funzionamento nei motori diesel è: Il numero di ottano, che misura la resistenza alla detonazione. La tensione di vapore, che controlla la volatilità alla temperatura di iniezione. Il numero di cetano, che indica la facilità di autoaccensione del combustibile. L'indice di viscosità, che quantifica la variazione di viscosità con la temperatura.

In quale modo si differenzia la temperatura di accensione dalla temperatura di infiammabilità (flash point)?. La temperatura di accensione rappresenta l'autoaccensione spontanea in presenza di ossigeno senza sorgente esterna, mentre il flash point richiede una sorgente di innesco. I due parametri sono sinonimi e vengono misurati con lo stesso strumento. La temperatura di accensione riguarda solo i combustibili solidi; il flash point si applica ai liquidi. Il flash point è sempre superiore alla temperatura di accensione per tutti i combustibili liquidi.

La temperatura di infiammabilità (flash point) è la temperatura minima alla quale un combustibile liquido: Produce vapori sufficienti a formare una miscela infiammabile con l'aria in presenza di un innesco. Inizia a decomporsi chimicamente generando prodotti tossici. Raggiunge la sua massima viscosità e non può più essere pompato. Si autoaccende spontaneamente in assenza di qualsiasi sorgente esterna.

Dal punto di vista chimico, quale struttura molecolare degli idrocarburi favorisce un numero di ottano più elevato?. Molecole cicliche contenenti solo atomi di azoto e ossigeno. Catene lineari a lunga catena. Idrocarburi saturi a basso peso molecolare. Molecole ramificate e idrocarburi aromatici.

Il numero di ottano viene definito confrontando il comportamento del carburante con due miscele di riferimento. Quali sono?. N-ottano (ON = 100) e iso-eptano (ON = 0). Iso-ottano (ON = 100) e n-eptano (ON = 0). Benzene (ON = 100) e toluene (ON = 0). Metano (ON = 100) e butano (ON = 0).

Il gas d'acqua si ottiene facendo reagire carbonio con vapore ad alta temperatura. Qual è la sua caratteristica principale rispetto al gas d'aria?. Assenza totale di monossido di carbonio, che lo rende direttamente utilizzabile in ambito civile senza trattamenti aggiuntivi. Maggiore contenuto energetico, poiché la miscela di idrogeno e monossido di carbonio ha potere calorifico superiore; tuttavia la produzione è endotermica e richiede apporto energetico esterno. Produzione continua e autosostenuta grazie all'esotermica della reazione tra carbonio e vapore. Minore costo di produzione perché non richiede temperatura elevata e può essere ottenuto a pressione atmosferica.

Il gas misto, ottenuto combinando aria e vapore nel gasogeno, offre quale vantaggio operativo rispetto al gas d'acqua puro?. Elimina completamente la formazione di monossido di carbonio producendo esclusivamente idrogeno e azoto. Riduce la temperatura operativa del gasogeno permettendo l'utilizzo di materiali strutturali a minor costo. Bilancia le reazioni endotermiche ed esotermiche semplificando il processo e migliorando l'efficienza complessiva, senza necessità di apporto energetico esterno continuo. Permette di utilizzare vapore a bassa pressione, riducendo il consumo energetico rispetto al gas d'acqua convenzionale.

Quale vantaggio tecnico principale offrono i combustibili gassosi rispetto ai combustibili solidi e liquidi nella gestione operativa?. Maggiore potere calorifico per unità di massa rispetto a qualsiasi combustibile solido o liquido. Trasporto, stoccaggio e dosaggio semplificati, con distribuzione omogenea nel volume di combustione. Assenza totale di emissioni inquinanti durante la combustione in qualsiasi condizione operativa. Possibilità di essere utilizzati senza sistemi di accensione grazie alla loro reattività spontanea con l'aria.

Il gas naturale è classificato come combustibile gassoso naturale ed è costituito prevalentemente da: Monossido di carbonio e idrogeno in proporzioni variabili. Propano e butano in percentuali uguali senza altri componenti. Metano (CH₄), con presenza variabile di etano, propano, butano e gas inerti. Idrogeno puro con tracce di azoto e anidride carbonica.

Qual è la differenza tra gas naturale 'associato' e 'non associato'?. Il gas associato contiene solo metano puro; il gas non associato è una miscela di idrocarburi leggeri e pesanti. Il gas associato è privo di impurità; il gas non associato richiede purificazione solo per uso civile. Il gas associato si estrae con tecniche convenzionali; il gas non associato richiede fratturazione idraulica. Il gas associato si trova disciolto nel petrolio o in sua prossimità; il gas non associato è presente in giacimenti autonomi.

La presenza di vapore acqueo nel gas naturale rappresenta un problema operativo perché: Reagisce con il metano formando composti tossici che inquinano l'aria di combustione. Aumenta eccessivamente la viscosità del gas impedendone il trasporto nelle condotte a lunga distanza. Riduce il numero di ottano effettivo del gas rendendo meno efficiente la combustione nei motori. Può causare corrosione delle infrastrutture e formazione di idrati solidi durante il trasporto nelle condotte.

La classificazione più significativa del gas naturale dal punto di vista della composizione è tra gas secco e gas umido. Come si distinguono?. Il gas secco ha contenuto di vapore acqueo inferiore all'1%; il gas umido supera tale soglia e richiede essiccazione prima del trasporto. Il gas secco ha potere calorifico inferiore; il gas umido ha potere calorifico superiore per la presenza di acqua di combustione. Il gas secco proviene da giacimenti profondi; il gas umido si estrae da giacimenti superficiali con acqua di strato associata. Il gas secco contiene esclusivamente idrocarburi leggeri non condensabili; il gas umido include anche frazioni più pesanti condensabili come i componenti dei GPL.

Il gas d'aria, prodotto nei gasogeni, è definito 'gas povero' perché: Ha una densità molto bassa che ne rende difficile lo stoccaggio in serbatoi convenzionali. Contiene meno del 5% di idrogeno, che è il componente energeticamente più pregiato dei gas combustibili artificiali. Presenta basso potere calorifico, in quanto risulta da combustione incompleta del carbonio con formazione prevalente di monossido di carbonio diluito con azoto. Viene prodotto in quantità insufficienti per le applicazioni industriali di grande scala.

Per quale motivo i gas ottenuti dalla gassificazione dei derivati petroliferi devono essere sottoposti a processi di conversione prima dell'uso civile?. Hanno potere calorifico troppo elevato che causerebbe danni ai bruciatori dei sistemi di riscaldamento civile. Contengono idrogeno puro che non è compatibile con le reti di distribuzione del gas naturale esistenti. Presentano temperatura di infiammabilità troppo bassa che ne rende pericoloso l'utilizzo in ambienti chiusi. Contengono significative quantità di monossido di carbonio (CO), composto altamente tossico che deve essere ridotto per garantire la sicurezza.

Gli additivi miglioratori dell'indice di viscosità sono: Macromolecole che riducono la variazione di viscosità con la temperatura, consentendo lo sviluppo di lubrificanti multigrado. Agenti tensioattivi che mantengono in sospensione i residui solidi di combustione evitando la formazione di morchie. Composti a basso peso molecolare che abbassano il punto di scorrimento impedendo la cristallizzazione paraffinica. Molecole polari che si adsorbono sulle superfici metalliche formando film protettivi antiusura.

Il punto di anilina di un lubrificante consente di valutare: La presenza di additivi antiossidanti: valori elevati indicano alta concentrazione di inibitori di ossidazione. Il grado di purificazione raggiunto durante la raffinazione: valori bassi indicano rimozione completa delle impurità. La natura chimica del lubrificante: valori elevati indicano prevalenza di idrocarburi paraffinici, valori bassi indicano componenti aromatici. La compatibilità del lubrificante con le guarnizioni elastomeriche: valori bassi indicano scarsa aggressività verso i polimeri.

Dal punto di vista funzionale, un lubrificante è una sostanza che, interposta tra due superfici solide: Assorbe le tensioni meccaniche comportandosi come una molla con costante elastica controllata. Elimina completamente l'attrito tra le superfici creando un vuoto pneumatico tra esse. Riduce il contatto diretto tra esse, sostituendo all'attrito solido il proprio attrito interno di natura viscosa. Reagisce chimicamente con le superfici formando uno strato ceramico duro che impedisce l'usura.

Quali sono le tre funzioni principali di un lubrificante nei sistemi meccanici?. Prevenire la corrosione, aumentare la durezza superficiale e ridurre la densità dei componenti in contatto. Eliminare le vibrazioni, aumentare la velocità di scorrimento e ridurre la pressione di contatto tra le superfici. Aumentare la rigidità, ridurre la temperatura di fusione e migliorare la conducibilità elettrica del sistema. Ridurre l'attrito, limitare l'usura e contribuire alla dissipazione del calore generato durante il funzionamento.

I lubrificanti liquidi di origine petrolifera derivano da quale processo produttivo?. Polimerizzazione di monomeri olefinici in reattori a letto fluido con catalizzatori zeolitici. Cracking catalitico delle frazioni leggere del petrolio con successiva idrogenazione. Distillazione sotto vuoto delle frazioni pesanti del petrolio seguita da operazioni di raffinazione. Fermentazione anaerobica di materiali organici ad alto contenuto di carbonio.

La viscosità è la proprietà più importante di un lubrificante. Cosa descrive fisicamente?. La temperatura minima alla quale il lubrificante inizia a fluire senza danneggiare i componenti. La capacità del lubrificante di aderire alle superfici metalliche formando un velo continuo e uniforme. La resistenza del fluido allo scorrimento, che determina lo spessore del film lubrificante e la capacità di separare le superfici. Il contenuto di additivi antiossidanti che rallentano la degradazione chimica del fluido in servizio.

Come varia la viscosità di un lubrificante liquido al variare della temperatura e come viene quantificata questa dipendenza?. La viscosità rimane costante entro il range operativo grazie alla natura non newtoniana dei lubrificanti minerali. La viscosità diminuisce all'aumentare della temperatura; questa variazione viene quantificata dall'indice di viscosità: valori elevati indicano minore sensibilità termica. La viscosità aumenta proporzionalmente alla temperatura; tale aumento viene limitato dagli additivi modificatori della viscosità. La viscosità oscilla ciclicamente con la temperatura seguendo un andamento sinusoidale controllato dagli additivi.

Il punto di scorrimento di un lubrificante rappresenta: La temperatura minima alla quale il lubrificante è ancora in grado di fluire e svolgere la propria funzione. Il valore di viscosità cinematica al di sotto del quale il lubrificante non garantisce lubrificazione idrodinamica. La pressione critica al di sopra della quale il film lubrificante si rompe e avviene il contatto metallo-metallo. La temperatura massima raggiungibile dal lubrificante prima della decomposizione termica.

Il fenomeno dell'intorbidamento nei lubrificanti è associato a: La cristallizzazione delle frazioni paraffiniche a basse temperature, che genera particelle solide che ostacolano il flusso. La precipitazione di additivi organici che reagiscono con l'ossigeno disciolto nel fluido. L'emulsionamento del lubrificante con l'acqua contaminante proveniente dalla condensazione atmosferica. La formazione di bolle di vapore nella zona di bassa pressione tra le superfici in movimento relativo.

L'aderenza di un lubrificante alle superfici metalliche dipende dalla presenza di molecole con: Catene aromatiche planari che si dispongono parallele alla superficie formando uno strato continuo per impilamento π-π. Gruppi apolari altamente ramificati che aumentano la viscosità superficiale per effetto sterico. Elevato peso molecolare che crea un effetto film per semplice intrappolamento fisico tra le asperità. Gruppi polari che si ancorano alla superficie, mentre la parte apolare rimane compatibile con il fluido.

Gli additivi emulsionanti nei lubrificanti per lavorazioni meccaniche consentono di: Ridurre l'evaporazione del lubrificante alle alte temperature favorendo la formazione di un film spesso. Aumentare la viscosità del lubrificante per applicazioni ad altissima pressione di contatto. Combinare la funzione lubrificante con quella di raffreddamento, creando emulsioni acqua-olio stabili. Eliminare la necessità di filtrazione del lubrificante mantenendo auto-purificante il sistema.

Gli additivi antiossidanti presenti nei lubrificanti moderni svolgono quale funzione?. Rallentano i processi di degradazione chimica del lubrificante, prolungandone la vita utile. Neutralizzano la basicità degli additivi detergenti mantenendo il pH del fluido in un range neutro. Abbassano la temperatura di autoaccensione del lubrificante per evitarne l'incendio in caso di perdite. Migliorano la bagnabilità del lubrificante sulle superfici metalliche ossidando in modo controllato il metallo.

Gli additivi detergenti e disperdenti nei lubrificanti svolgono funzioni complementari. Come agiscono?. I detergenti reagiscono chimicamente con il combustibile incombusto; i disperdenti neutralizzano gli acidi forti formati dalla combustione dello zolfo. I detergenti aumentano il potere lubrificante della base minerale; i disperdenti migliorano la compatibilità con le guarnizioni elastomeriche. I detergenti impediscono la formazione di depositi tenendo pulite le superfici; i disperdenti mantengono in sospensione nel fluido le particelle di sporco già formate, evitando la formazione di morchie. I detergenti abbassano la temperatura di decomposizione degli ossidi metallici; i disperdenti aumentano la solubilità degli additivi EP nella base lubrificante.

Gli additivi per pressioni estreme (EP) agiscono sulle superfici metalliche mediante: Adsorbimento fisico reversibile che aumenta lo spessore del film lubrificante senza modificare la composizione della superficie. Reazione chimica con le superfici formando strati protettivi ad alta resistenza che prevengono il contatto diretto sotto carichi elevati. Aumento della viscosità locale per riscaldamento tribologico che densifica il film nella zona di contatto. Polimerizzazione in situ che forma uno strato ceramico duro resistente all'usura abrasiva.