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Questions and Answers
Quale caratteristica NON è tipicamente associata ai materiali ceramici a temperatura ambiente?
Quale caratteristica NON è tipicamente associata ai materiali ceramici a temperatura ambiente?
- Alta duttilità (correct)
- Elevata resistenza a compressione
- Inerzia chimica
- Bassa conducibilità elettrica
Quale dei seguenti fattori contribuisce maggiormente alla fragilità dei materiali ceramici?
Quale dei seguenti fattori contribuisce maggiormente alla fragilità dei materiali ceramici?
- Elevata conducibilità termica
- Bassa densità
- Legami atomici ionici e covalenti (correct)
- Elevata porosità
In quale modo i materiali ceramici differiscono tipicamente dai metalli in termini di resistenza a trazione e compressione?
In quale modo i materiali ceramici differiscono tipicamente dai metalli in termini di resistenza a trazione e compressione?
- I ceramici hanno una resistenza simile sia a trazione che a compressione, come fanno i metalli.
- I ceramici sono meno resistenti a trazione ma più a compressione rispetto ai metalli. (correct)
- I ceramici sono più resistenti a trazione ma meno a compressione rispetto ai metalli.
- I ceramici sono più resistenti sia a trazione che a compressione rispetto ai metalli.
Qual è il ruolo principale dei difetti di Frenkel e Schottky nella struttura dei materiali ceramici?
Qual è il ruolo principale dei difetti di Frenkel e Schottky nella struttura dei materiali ceramici?
Quale parametro è fondamentale per valutare la resistenza alla propagazione delle cricche nei materiali ceramici?
Quale parametro è fondamentale per valutare la resistenza alla propagazione delle cricche nei materiali ceramici?
Come influenza tipicamente la porosità la resistenza meccanica dei materiali ceramici?
Come influenza tipicamente la porosità la resistenza meccanica dei materiali ceramici?
Quale proprietà rende il vetro Pyrex particolarmente resistente agli shock termici?
Quale proprietà rende il vetro Pyrex particolarmente resistente agli shock termici?
In che modo la deviazione delle cricche contribuisce alla tenacizzazione dei materiali ceramici?
In che modo la deviazione delle cricche contribuisce alla tenacizzazione dei materiali ceramici?
Cosa rappresenta la trasformazione martensitica della zirconia nel contesto della tenacizzazione dei materiali ceramici?
Cosa rappresenta la trasformazione martensitica della zirconia nel contesto della tenacizzazione dei materiali ceramici?
Qual è l'importanza della distribuzione di Weibull nell'analisi dei materiali ceramici?
Qual è l'importanza della distribuzione di Weibull nell'analisi dei materiali ceramici?
Quale dei seguenti materiali è classificato come un ceramico avanzato?
Quale dei seguenti materiali è classificato come un ceramico avanzato?
Quale dei seguenti settori NON fa parte dell'industria ceramica tradizionale?
Quale dei seguenti settori NON fa parte dell'industria ceramica tradizionale?
Cosa si intende per 'fatica statica' (subcritical crack growth) nei materiali ceramici?
Cosa si intende per 'fatica statica' (subcritical crack growth) nei materiali ceramici?
Quale affermazione descrive meglio l'effetto della temperatura sul modulo elastico dei materiali ceramici?
Quale affermazione descrive meglio l'effetto della temperatura sul modulo elastico dei materiali ceramici?
Come si può migliorare la bassa tenacità dei materiali ceramici?
Come si può migliorare la bassa tenacità dei materiali ceramici?
Quale dei seguenti è un esempio di applicazione dei materiali ceramici nell'industria biomedica?
Quale dei seguenti è un esempio di applicazione dei materiali ceramici nell'industria biomedica?
Quale tipo di legame chimico è predominante nei materiali ceramici?
Quale tipo di legame chimico è predominante nei materiali ceramici?
Quale dei seguenti materiali ceramici ha la più elevata conducibilità termica?
Quale dei seguenti materiali ceramici ha la più elevata conducibilità termica?
In quale intervallo tipico di dimensioni si trovano i grani nella microstruttura dei materiali ceramici cristallini?
In quale intervallo tipico di dimensioni si trovano i grani nella microstruttura dei materiali ceramici cristallini?
Nei materiali ceramici, sotto carichi di trazione, quale modo di frattura è più probabile che causi cedimento?
Nei materiali ceramici, sotto carichi di trazione, quale modo di frattura è più probabile che causi cedimento?
Qual è la principale ragione per cui le dislocazioni sono quasi completamente immobili nei materiali ceramici a temperatura ambiente?
Qual è la principale ragione per cui le dislocazioni sono quasi completamente immobili nei materiali ceramici a temperatura ambiente?
Quale dei seguenti è un esempio di ceramico utilizzato nell'industria siderurgica?
Quale dei seguenti è un esempio di ceramico utilizzato nell'industria siderurgica?
Nei materiali ceramici, come influisce l'aumento della dimensione del grano sulla resistenza meccanica, assumendo una porosità costante?
Nei materiali ceramici, come influisce l'aumento della dimensione del grano sulla resistenza meccanica, assumendo una porosità costante?
Quale delle seguenti opzioni descrive meglio il meccanismo di 'ponti di collegamento' nella tenacizzazione dei materiali ceramici?
Quale delle seguenti opzioni descrive meglio il meccanismo di 'ponti di collegamento' nella tenacizzazione dei materiali ceramici?
Qual è il principale vantaggio dell'utilizzo di ceramici avanzati rispetto ai ceramici tradizionali?
Qual è il principale vantaggio dell'utilizzo di ceramici avanzati rispetto ai ceramici tradizionali?
Perché i materiali ceramici sono generalmente inadatti per applicazioni che richiedono elevata resistenza a trazione?
Perché i materiali ceramici sono generalmente inadatti per applicazioni che richiedono elevata resistenza a trazione?
In che modo la stabilità chimica dei materiali ceramici contribuisce alla loro applicazione in ambienti severi?
In che modo la stabilità chimica dei materiali ceramici contribuisce alla loro applicazione in ambienti severi?
Quale approccio è più efficace per minimizzare gli effetti dello shock termico nei componenti ceramici?
Quale approccio è più efficace per minimizzare gli effetti dello shock termico nei componenti ceramici?
Come influenza la dimensione dei difetti preesistenti la resistenza a fatica statica dei materiali ceramici?
Come influenza la dimensione dei difetti preesistenti la resistenza a fatica statica dei materiali ceramici?
In quale modo l'aggiunta di fibre o particelle di rinforzo influenza la tenacità dei compositi a matrice ceramica?
In quale modo l'aggiunta di fibre o particelle di rinforzo influenza la tenacità dei compositi a matrice ceramica?
Qual è il ruolo dei cementi nell'industria ceramica tradizionale?
Qual è il ruolo dei cementi nell'industria ceramica tradizionale?
Quale tipo di difetto nei materiali ceramici comporta una coppia di vacanze anionica e cationica?
Quale tipo di difetto nei materiali ceramici comporta una coppia di vacanze anionica e cationica?
Come influisce la temperatura sulla mobilità delle dislocazioni nei materiali ceramici?
Come influisce la temperatura sulla mobilità delle dislocazioni nei materiali ceramici?
Quale parametro tra i seguenti influenza maggiormente la resistenza teorica dei materiali ceramici?
Quale parametro tra i seguenti influenza maggiormente la resistenza teorica dei materiali ceramici?
Quale delle seguenti applicazioni sfrutta principalmente l'inerzia chimica dei materiali ceramici?
Quale delle seguenti applicazioni sfrutta principalmente l'inerzia chimica dei materiali ceramici?
Come si interviene per limitare la propagazione subcritica delle cricche nei materiali ceramici impiegati in applicazioni strutturali?
Come si interviene per limitare la propagazione subcritica delle cricche nei materiali ceramici impiegati in applicazioni strutturali?
In quali condizioni i vetri non si comportano in modo fragile ma come liquidi viscosi?
In quali condizioni i vetri non si comportano in modo fragile ma come liquidi viscosi?
Flashcards
Materiali Ceramici
Materiali Ceramici
Materiali inorganici non metallici con legami ionici/covalenti.
Fragilità dei Ceramici
Fragilità dei Ceramici
Debolezza dei materiali ceramici dovuta a legami atomici che limitano il movimento delle dislocazioni.
Bassa Conducibilità
Bassa Conducibilità
Bassa capacità di condurre elettricità e calore a causa di elettroni impegnati nei legami.
Resistenza a Compressione
Resistenza a Compressione
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Inerzia Chimica
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Ceramici Tradizionali
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Ceramici Avanzati
Ceramici Avanzati
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Difetto di Frenkel
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Difetto di Schottky
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Modulo Elastico (E)
Modulo Elastico (E)
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Influenza dei Difetti
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Tenacità alla Frattura (KIc)
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Meccanismi di Tenacizzazione
Meccanismi di Tenacizzazione
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Fatica Statica
Fatica Statica
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Distribuzione di Weibull
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Shock Termico
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Classificazione Ceramici
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Industria Ceramica Tradizionale
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Proprietà Meccaniche Ceramici
Proprietà Meccaniche Ceramici
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Study Notes
- I materiali ceramici sono composti inorganici non metallici formati da elementi metallici e non metallici uniti da legami ionici e/o covalenti.
- Il legame ceramico è principalmente ionico, con una componente covalente la cui percentuale aumenta con la differenza di elettronegatività tra gli elementi.
Proprietà Generali
- Fragilità: dovuta alla natura covalente/ionica del legame atomico che limita la mobilità delle dislocazioni.
- A temperature elevate, i vetri si comportano come liquidi viscosi, facilitando la lavorabilità.
- Bassa Conducibilità Elettrica e Termica: gli elettroni di valenza sono impegnati nei legami chimici.
- Eccezioni: il diamante ha elevata conducibilità termica tramite fononi.
- Resistenza a Compressione: generalmente superiore a quella a trazione, contrariamente ai metalli.
- L'aggiunta di matrici ceramiche aumenta la resistenza alla frattura.
- Inerzia Chimica: molti ceramici sono inerti e stabili in ambienti aggressivi.
- Esempio: il vetro Pyrex resiste ad alte temperature (fino a 1100 K) e ha un basso coefficiente di espansione termica (33 × 10⁻⁷ K⁻¹).
Classificazione
- Ceramici tradizionali: basati su argilla e silice, realizzati con tecniche semplici.
- Ceramici avanzati: detti anche "speciali", "tecnici" o "ingegneristici", con proprietà superiori e utilizzati in applicazioni high-tech.
Settori dell'Industria Ceramica Tradizionale
- Prodotti strutturali da argilla: mattoni, tegole e condotti fognari.
- Porcellane: stoviglie, piastrelle, sanitari e protesi dentali.
- Refrattari: usati nell'industria siderurgica, dei metalli non ferrosi e chimica.
- Vetri: vetro piano, contenitori e fibre ottiche.
- Abrasivi: diamanti, allumina e carburo di silicio.
- Cementi: impiegati nella costruzione di edifici, ponti e strade.
Microstrutture e Difetti
- Struttura cristallina con grani tra 1 e 50 µm.
- Difetti: inevitabili e devono garantire l'elettroneutralità del materiale.
- Difetto di Frenkel: un catione fuori posizione.
- Difetto di Schottky: una coppia di lacune anionica e cationica.
- Le impurezze possono formare soluzioni solide, mantenendo l'elettroneutralità.
Proprietà Meccaniche
- Elevata rigidezza e resistenza, specialmente a compressione.
- Fragilità a temperatura ambiente.
- Resistenza determinata dai difetti.
- Buona stabilità chimica e termica.
Modulo Elastico
- Dipende dalla forza dei legami atomici.
- Materiali con legami covalenti forti (es. diamante) hanno valori elevati di E (1035 GPa).
- Materiali con legami ionici deboli (es. NaCl) hanno valori più bassi (44,2 GPa).
- Diminuisce leggermente con l'aumentare della temperatura.
Resistenza
- La resistenza teorica è tra 1/10 e 1/5 del modulo elastico.
- La resistenza effettiva è inferiore a causa dei difetti.
- La tenacità alla frattura (KIc) è cruciale per valutare la resistenza alla propagazione delle cricche.
- I ceramici hanno valori di KIc inferiori a 10 MPa·m¹/².
- Le dislocazioni sono quasi completamente immobili a temperatura ambiente.
- La frattura avviene per clivaggio, con crescita e propagazione delle cricche.
- La porosità può agire da cricca iniziale.
- La resistenza a compressione è da 10 a 15 volte maggiore di quella a trazione.
Influenza della Porosità
- [Riferimento a formule nella slide 23]
Shock Termico e Meccanismi di Tenacizzazione
- I ceramici sono inclini allo shock termico per fragilità e bassa conducibilità termica.
- Deviazione delle Cricche: aumenta l'energia per la propagazione.
- Ponti di Collegamento: riduce l'intensità degli sforzi all'apice della cricca.
- Tenacizzazione per Trasformazione di Fase: sfrutta la trasformazione martensitica della zirconia.
- [Riferimento a formula nella slide 24]
Fatica Statica e Approccio Statistico
- Fatica statica: le cricche crescono lentamente sotto carico statico.
- La distribuzione di Weibull analizza la variabilità della resistenza.
Conclusione
- I ceramici hanno elevata resistenza a compressione, inerzia chimica e stabilità termica.
- La fragilità e la sensibilità ai difetti ne limitano l'uso.
- I ceramici avanzati aprono nuove possibilità in settori high-tech.
Crescita subcritica delle cricche
- Il cedimento inizia da difetti preesistenti.
- La cricca si propaga in modo instabile quando il fattore di intensificazione degli sforzi K supera il valore critico Kc.
- Crescita lenta delle cricche sotto carico.
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Description
I materiali ceramici sono composti inorganici con legami ionici e covalenti. Questi materiali sono fragili a causa della limitata mobilità delle dislocazioni. Offrono bassa conducibilità elettrica e termica, ma mostrano alta resistenza a compressione e inerzia chimica.
