curriculum vitae - Dipartimento di Ingegneria Meccanica

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CURRICULUM
Nato a Bologna il 31.12.1953.
1981 Laurea in Fisica all’Università di Bologna.
1985 Dottorato di Ricerca in Ingegneria Metallurgica.
2001- Professore Ordinario di Metallurgia presso l' Università di Roma-Tor Vergata.
INCARICHI DIDATTICI
E’ titolare dei corsi di
Metallurgia 2
Laboratorio di metallurgia
per gli allievi del Corso di laurea in Ingegneria Meccanica.
E’ coordinatore del Dottorato in Ingegneria dei Materiali.
ATTIVITÀ DI
DI RICERCA
L' attività di ricerca svolta è fondamentalmente di tipo sperimentale mediante tecniche di:
diffrazione dei raggi X, misure di dissipazione interna e modulo elastico dinamico, microscopia ottica ed elettronica ,
microscopia ad effetto tunnel, microanalisi EDS, AES, XPS e prove meccaniche.
I principali temi di cui si è occupato sono:
1.
Deformazione con esplosivo dei metalli,
2.
Fusione e solidificazione di leghe metalliche in microgravità,
3.
Ricristallizzazione e crescita di grano nei metalli,
4.
Trasformazione martensitica,
5.
Materiali per applicazioni strutturali nei futuri reattori a fusione nucleare,
6.
Microstruttura e proprietà meccaniche dei compositi a matrice metallica,
7.
Test meccanici su scala miniaturizzata,
8.
Struttura dei metalli liquidi ed effetti precursori di fusione e solidificazione,
9.
Produzione di monete e medaglie di metalli preziosi,
10. Deformazione plastica ad alta temperatura di leghe di titanio,
11. Microstruttura e proprietà meccaniche di superleghe a base nichel,
12. Schiume metalliche.
E’ autore di oltre 200 pubblicazioni scientifiche su riviste italiane ed internazionali.
E’ autore dei seguenti brevetti:
1- apparato portatile di indentatore cilindrico a testa piana FIMEC;
2- procedimento per la produzione di monete con un elevato standard di sicurezza mediante l’impiego di materiali
a permeabilità magnetica predefinita.
E’ coordinatore del Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Materiali dell’Università di Roma-Tor Vergata.
E’ stato nel periodo 2004-2008 presidente del Centro di Studio "Metallurgia Fisica e Scienza dei Materiali" della
Associazione Italiana di Metallurgia.
E’ referee di riviste scientifiche internazionali.
E’ valutatore di progetti di ricerca scientifici ed industriali.
L’attività di ricerca svolta è evidenziata dai progetti a cui ha partecipato e dalle pubblicazioni.
PROGETTI DI
DI RICERCA
1982-1984 Progetto “Esperimento ES 311 A-B”- Finanziato da European Space Agency (ESA).
Istituto dove ha svolto la ricerca: Istituto di Fisica di Bologna e Laboratorio DFVLR di Porz-Wahnheim (Colonia)
Mansioni svolte: Ricercatore
L’esperimento, condotto nella missione Spacelab-1, è stato il primo esperimento italiano eseguito nello spazio.
Riguardava fusione e solidificazione di leghe metalliche in condizioni di microgravità. Ha mostrato le differenze tra le
strutture di solidificazione che si ottengono a terra e quelle che si ottengono in gravità ridotta.
1984 – 1986 Progetto Finalizzato Metallurgia (CNR-MET) "Evoluzione microstrutturale durante la formatura
di acciai bifasici altoresistenziali"
Sono state studiate mediante tecniche di diffrazione dei raggi X le caratteristiche microstrutturali degli acciai dual-phase
dopo tempra e trattamenti termici. Si è evidenziato come la partizione del carbonio tra le fasi (martensite e ferrite) e la
sua interazione con le dislocazioni siano alla base delle particolari proprietà meccaniche di questi acciai.
1984- 1986 Progetto Finalizzato Metallurgia (CNR-MET) "Pressatura con esplosivo e pressatura isostatica a
caldo. Studio microstrutturale".
Si è caratterizzato il diverso comportamento dei metalli a deformazione lenta, in particolare pressatura isostatica a
caldo, e veloce con esplosivo. I risultati hanno permesso di comprendere i meccanismi fisici e strutturali alla base dei
suddetti processi di deformazione plastica.
1986- 2005 Progetti nel quadro di una convenzione ENEA - Università di Roma-Tor Vergata riguardanti “Studio
sulla resistenza al danno di irraggiamento di acciai martensitici al Cr previsti per impieghi strutturali nei futuri
reattori a fusione nucleare”.
Mansioni svolte: Responsabile scientifico del progetto
Risultati conseguiti: si sono studiati acciai martensitici al Cr di interesse per future applicazioni nei reattori a fusione
nucleare con particolare attenzione a problemi come lo swelling e l'innalzamento della temperatura di transizione
duttile-fragile. Nelle condizioni di esercizio i materiali strutturali saranno sottoposti ad intensi flussi neutronici con uno
spettro che presenta una componente "dura" di 14 MeV. La formazione di bolle di elio e il loro ingrossamento
costituisce pertanto uno dei problemi più gravi perchè comporta instabilità dimensionale dei componenti ed in ultimo la
loro rottura. Si è studiata l'evoluzione della microstruttura degli acciai in funzione di trattamenti termici fino a 700 °C
variando come parametri il contenuto di Cr e la velocità di tempra. Si è evidenziato che stati di stress interni
permangono anche dopo prolungati tempi di trattamento a 700 °C, che riducono drasticamente la densità di difetti quali
dislocazioni e sub-contorni. Questi stati di stress, che sono dovuti alla formazione di zone contigue arricchite ed
impoverite in Cr, possono spiegare l'elevata resistenza allo swelling di queste leghe perchè favoriscono la nucleazione
delle bolle e ne ostacolano l’ingrossamento svolgendo un' azione competitiva con quella della pressione dell' elio.
Un importante risultato è legato alla scoperta dell'esistenza di associati C-Cr, allo studio delle loro caratteristiche e della
loro evoluzione, che influenza importanti fenomeni, quali l’infragilimeno, la precipitazione dei carburi, l’attacco da
2
idrogeno.
1987-1991 1° Progetto Finalizzato Materiali Speciali per Tecnologie Avanzate (PF-MSTA) "Rilassamento di stati
di tensione interna connessi con interazione fibra-matrice metallica in compositi a base di Al con varie fasi
disperse (SiC, Al2O3)".
Si sono studiati gli stati tensionali tra rinforzo e matrice nei compositi a matrice metallica e sono stati individuati i
trattamenti termici idonei per ottenerne il rilassamento.
1997-2000 2° Progetto Finalizzato Materiali Speciali per Tecnologie Avanzate (PF-MSTA) “Comportamento a
fatica di compositi a matrice metallica”.
Si sono studiate le condizioni di nucleazione e propagazione delle cricche di fatica in questi materiali. Su questa base si
sono messi a punto ricoprimenti sottili in titanio, depositato per sputtering, che permettono di allungare la vita a fatica di
circa 10 volte anche in prove a caldo.
1997-98 Progetto P.R.O.ART (CNR-MICA) Programma di ricerca a sostegno della produzione e del commercio
dell’artgianato orafo- Sviluppo di leghe madri per oreficeria con contenuto ottimale di silicio. Collaborazione con
LEGOR
Mansioni svolte: Responsabile scientifico della parte di metallurgia del progetto
Si è ottimizzata la composizione delle leghe madre a base argento per oreficeria. In particolare si è calibrato il contenuto
di silicio in modo da avere da un lato la giusta fluidità del metallo fuso ed evitare, dall’altro, l’infragilimento del metallo
solidificato.
1997-2000 Progetto Finalizzato Beni Culturali “Metodologie innovative per il rilievo tridimensionale geometrico
e fisico di manufatti metallici di interesse storico e artistico”,
Collaborando con l’Istituto Poligrafico e Zecca dello Stato per la costruzione della copia del monumento equestre di
Marco Aurelio sono state eseguite analisi chimiche e strutturali sui pezzi, ottenuti per fonderia, di cui erano composti
cavallo e cavaliere. Questi esami costituivano la verifica preliminare alla saldatura.
1997-2000 Progetto Finalizzato Beni Culturali “Caratterizzazione analitico microstrutturale di manufatti
metallici di interesse archeologico e storico artistico, conservati in ambiente confinato e non, e valutazione delle
relative metodologie di conservazione“.
Si sono studiati manufatti fenicio-punici d’oro e argento provenienti dal museo d’Ibiza e si è determinata la tecnica di
lavorazione usata in antico per fabbricarli. Sono stati inoltre studiati con tecniche di simulazione in camera climatica su
leghe moderne i processi di corrosione dei metalli antichi conservati in diverse condizioni ambientali.
1994- 2009 Progetti nel quadro di una convenzione ENEA-Università di Roma-Tor Vergata riguardanti
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“Progettazione e realizzazione di un dispositivo per prove di indentazione su piccola scala con penetratore
cilindrico”
Risultati conseguiti: è stata progettata e costruita una macchina FIMEC che permette di eseguire test di indentazione
strumentata su materiali metallici, anche dopo irraggiamento neutronico (cella calda). La peculiare caratteristica di
questo strumento è quella di impiegare un penetratore cilindrico a testa piatta con diametro da 0.5 a 2 mm. Eseguendo
un test locale non distruttivo si possono determinare il modulo elastico, il carico di snervamento e avere un’indicazione
della temperatura di transizione duttile-fragile per i materiali che presentano questo fenomeno. Sono state realizzate due
versioni dell’apparecchiatura: una da laboratorio,che opera in un intervallo di temperature da -190°C a + 600 °C, e una
portatile. Quest’ultima è stata oggetto di brevetto.
1998-2000 Progetto “Studio con raggi X di strutture in metalli liquidi con moti convettivi controllati” finanziato
dalla Agenzia Spaziale Italiana (ASI)
Sono stati studiati mediante diffrazione dei raggi X diversi metalli puri e leghe durante fusione e solidificazione. Sono
state descritte le correlazioni tra le strutture solida e liquida. Si intende in futuro ripetere gli stessi esperimenti sulla
Stazione Spaziale Internazionale, in condizioni di microgravità.
2001-2002 Progetto “Ambiente innovativo per la forgiatura a caldo di precisione di pale per turbina e
componenti di geometria complessa prodotti in piccoli lotti in acciaio inossidabile e leghe non convenzionali”.
Contratto di ricerca finanziato da Pietro Rosa
Si è definita la finestra di lavorabilità a caldo delle leghe impiegate dall’azienda, in particolare acciai inossidabili e
leghe di titanio.
2002-2004 Progetto “Analisi di difetti nelle monete di metalli preziosi” Contratto di ricerca finanziato dalla
Zecca Austriaca (Austrian Mint)
E’ stata analizzata la natura di diversi tipi di difetti (macchie di diverso colore) presenti su medaglie e monete di oro,
argento e loro leghe prodotte dalla Zecca Austriaca. E’ stata individuata la causa dei difetti nel processo produttivo e
sono state indicate all’azienda le misure necessarie per l’eliminazione dei difetti.
2002-2003 Progetto “Nuovo processo di forgiatura allo stato liquido per la produzione di componenti in lega
leggera con alte prestazioni specifiche” Contratto di ricerca finanziato da Zanussi Metallurgica.
Risultati conseguiti: è stata studiata la tecnica del pin squeeze casting per leghe di alluminio. Dopo la costruzione di
alcuni prototipi su scala ridotta è stata progettata e realizzata una macchina industriale.
2003-2004 Progetto PRIN-MIUR “Deformazione dei metalli c.f.c. con piccole cariche esplosive”
Mansioni svolte: Responsabile scientifico dell’unità operativa di Roma-Tor Vergata
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Sono stati valutati i meccanismi di deformazione che intervengono in metalli c.f.c. sottoposti ad esplosione di piccole
cariche in funzione del tipo di metallo, della pressione dei gas derivanti dall'esplosione (e quindi dalla distanza caricabersaglio) e della velocità di deformazione. Tale stima può essere utile al fine di riconoscere gli aspetti microstrutturali
indotti in un materiale da un evento esplosivo sconosciuto.
2004-2006 Progetto “Studio della microstruttura e delle caratteristiche meccaniche del composito Ti6Al4V
rinforzato con fibre lunghe di SiC“ 2 Contratti di ricerca finanziati da CSM
Mediante diffrazione dei raggi X, TEM, SEM, EDS, XPS, AES è stata studiata la microstruttura del composito con
matrice in lega Ti6Al4V rinforzata con fibre lunghe di SiC in condizione tal-quale e dopo trattamenti termici a 400, 500
e 600 °C per tempi di trattamento fino a 1000 ore. Lo scopo era quello di simulare le condizioni di esercizio nei motori
aeronautici. Particolare attenzione è stata prestata all’interfaccia fibra matrice e alla sua evoluzione a seguito dei
trattamenti termici. Le variazioni delle proprietà meccaniche dovute al riscaldamento sono state studiate con prove
meccaniche di trazione, durezza, indentazione strumentata FIMEC, di fatica e di frizione interna.
I risultati hanno evidenziato la buona stabilità del materiale dovuta alla stabilità dell’interfaccia fibra-matrice.
2004-2005 Progetto “Produzione di monete con alti standard di sicurezza” Contratto di ricerca finanziato da
TRAFIME
Si è messa a punto una metodologia per produrre monete con alti standard di sicurezza, cioè difficilmente riproducibili
da parte di falsari. Questo metodo, che è stato brevettato, si basa sulle particolari caratteristiche resistivo-magnetiche del
metallo. Queste proprietà sono ottenibili attraverso ben definite composizioni di lega e trattamenti termo-meccanici.
2005-2006 Progetto PRIN-MIUR “Produzione di nanomateriali metallici mediante Spark Plasma Sintering”
Mansioni svolte: Responsabile scientifico dell’unità operativa di Roma-Tor Vergata
Il progetto prevedeva l’utilizzo di diverse tecniche sperimentali per valutare l’effetto del metodo SPS sulla
consolidazione di polveri standard e nanostrutturate. Uno dei compiti specifici dell’ u.o. di Roma-Tor Vergata era la
caratterizzazione dei sinterizzati mediante una tecnica non convenzionale, l’indentazione strumentata FIMEC. Sono
state definite le condizioni ottimali si sinterizzazione che permettono il mantenimento della nanostruttura originale delle
polveri.
2006-2007 Progetto “Studio di superleghe a base nichel” Contratto di ricerca finanziato da CSM
Si è investigata la stabilità microstrutturale di diverse superleghe a base nichel (leghe monocristalline, con grani
orientati unidirezionalmente e grani equiassici) mediante diffrazione dei raggi X, microscopia elettronica in
trasmissione (TEM) e spettroscopia meccanica.
2006-2008 Progetto “Elcomat” Contratto di ricerca finanziato da Consorzio MATRIS
Mansioni svolte: Responsabile scientifico del progetto insieme al Prof. V. Tagliaferri
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Si sono studiate mediante diffrazione dei raggi X le caratteristiche della scaglia nei vari stadi del processo di
lavorazione a caldo dell’acciaio AISI 430, sia col trattamento convenzionale che un trattamento innovativo. Si è messo
a punto un trattamento laser per la rimozione della scaglia, alternativo al decapaggio con acido.
2007-2008 Progetto “Materiali per la giunzione mediante brasatura di resistenze elettriche riscaldanti”
Contratto di ricerca finanziato da STAB
Sono state individuate leghe che possono sostituire l’argentana (40%Ag + 30%Cu + 28%Zn + 2%Sn) attualmente
impiegata come filler per brasare materiali dissimili (acciai inossidabili, leghe di Ni, leghe di Cu) mediante
riscaldamento Ossigeno+Acetilene. Con l’argentana bisogna portare il bagno di saldatura a temperature nell’intervallo
640-700°C e usare paste disossidanti tipo BA-F-A (acido borico, fluoruri di potassio e idrossidi di potassio). Il processo
è flessibile ma costoso per le successive operazioni di sabbiatura o pallinatura necessarie alla rimozione i residui della
pasta disossidante e altri residui dovuti al riscaldamento alla fiamma.
2008 Progetto “Definizione delle migliori condizioni di lavorabilità a caldo della lega Ti6Al4V” Contratto di
ricerca finanziato da SICAMB
Si è studiato il comportamento della lega Ti6Al4V per impieghi aeronautici nella deformazione a caldo in funzione di:
tasso di deformazione, velocità di deformazione e temperatura, descrivendo l’equazione costitutiva. Si è definita la
finestra di lavorabilità a caldo.
2008-2009 Progetto “Caratterizzazione microstrutturale e meccanica di armature di tungsteno ” Finanziamento
EURATOM-ENEA
Per l’alto punto di fusione e l’ottima conducibilità termica il tungsteno è un materiale di grande interesse per proteggere
dal plasma componenti fatti di lega CuCrZr nei futuri reattori a fusione nucleare. L’accoppiamento W-Cu è reso
particolarmente complicato dalla grande differenza di espansione termica tra i due materiali e dalla fragilità del W.
Inoltre è necessario che le armature di W abbiano bassa porosità e basso contenuto di impurità.
Si sono realizzate armature di W su componenti di lega CuCrZr anche con geometria complessa mediante plasma spray.
Si è ottimizzata l’interfaccia per aumentare l’adesione del W e garantire una compatibilità termo-meccanica. Così è
stato possibile produrre dei mock-up per ITER depositando ricoprimenti di W con spessori fino a 5-mm. Su questi è
stata svolta una completa caratterizzazione meccanica e microstrutturale.
2009 Progetto “Laminazione ad alta temperatura: metallurgia fisica e modellazione dei trattamenti termomeccanici di acciai alto e basso legati “ Contratto di ricerca finanziato da SIEMENS – VAI
L’obiettivo del progetto è quello di effettuare dei trattamenti termici in campo austenitico seguiti da un raffreddamento
a velocità costante su un gruppo di sei acciai comunemente impiegati nella laminazione a caldo per la produzione di
prodotti lunghi. Le microstrutture ottenute debbono esser confrontate con quelle previste, nelle stesse condizioni di
trattamento, dalle curve CCT simulate da un software commerciale.
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2009 Progetto “Studio dei parametri di processo della laminazione termomeccanica“ Contratto di ricerca
finanziato da SIEMENS – VAI
Si sono definite le equazioni costitutive degli acciai studiati nell’altro progetto e si è simulato mediante FEM processo
di laminazione multistadio a caldo.
2009 Progetto “Analisi e prove su leghe per impieghi ad alta temperatura" Contratto di ricerca finanziato da
CSM
Si sono caratterizzate ad alta temperatura (700, 800 e 900 °C) leghe a base nickel e cobalto, alcune rinforzate con
opportune dispersioni per incrementarne la resistenza a caldo. Sono stati misurati i moduli elastici mediante
spettroscopia meccanica ed indentazione strumentata FIMEC e le tensioni di snervamento mediante FIMEC.
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