Compito di Scienza e Tecnologia dei Materiali

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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA
Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica
Compito di Scienza e Tecnologia dei Materiali
Appello del 17 Settembre 2004
ATTENZIONE: prima di iniziare, leggere attenta m en t e le note in fondo a questo
docu men to (p. 4)
Quesito 1
[punti 0 ÷7 di cui: (a)=0/ 2, (b)=0/ 3, (c)=0/ 2 ]
Il grafico qui di seguito riportato rappresenta il diagram m a di stato del sistema binario
composto da magnesio e piombo (pesi atomici 24.31 e 207.2, rispettivamente):
(a) completare il diagram m a inserendo le fasi presenti nelle regioni lasciate mute;
(b) individuare i composti intermetallici eventualmente
formula AxBy corrisponde nte;
Risposta al quesito 1b:
presenti, indicando ne
la
(c) dire se leghe del tipo β posson o essere sottopos te a tratta me nti di induriment o
per precipitazione e giustificare le proprie affermazioni.
Risposta al quesito 1c:
Quesito 2
[punti 0 ÷4 di cui: (a)=0÷3, (b)=0/ 1 ]
Il seguente diagram ma sforzo - deforma zione (σ- ε) è stato ottenut o sottopone nd o ad
una prova di trazione un provino standar d a sezione rettangolare di un tecnopolimero;
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(a) per mezzo del grafico stimare il modulo elastico E, la resistenza meccanica (carico
di snervamento) σ s ed il carico di rottura σ R del materiale esaminato;
Risposta al quesito 2a:
E=
σs =
σ R=
(b) dire se e come cambierebbero i risultati per i tre para metri di cui al punto a)
qualora la sezione del provino perpendicolare alla direzione di stiro venisse
dimezza t a.
Risposta al quesito 2b:
Quesito 3
[punti 0÷9 di cui: (a)=0 / 1, (b)=0 / 3, (c)=0 ÷5 ]
I due capi di un filo di stagno (Eo = - 0.136V) a 25 o C, di lunghezz a L=1m e diametro
d=0.2m m, sono immersi in due diversi elettroliti con concentra zioni di ioni stagno pari
rispettivamen te a 0,02M e 0,005M, separati da un setto poroso:
(a) dire quale capo del filo si corroderà e perchè ;
Risposta al quesito 3a:
(b) calcolare la differenza di potenziale tra i due capi del filo.
Risposta al quesito 3b:
(c) sapen d o che il peso atomico dello stagno è 118.7 e che la sua resistività elettrica
vale ρ = 11 μΩ · cm, calcolare la velocità iniziale di dissoluzione dello stagno
all'ano do in g/s.
Risposta al quesito 3c:
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Quesito 4
[punti 0 ÷5 ]
Esporre sinteticamente le conoscenze acquisite sui vetri inorganici con particolare
riguardo a: strutt ur a, proprietà, principali applicazioni, tecniche di formatur a e processi
di rinforzo.
Risposta al quesito 4:
Quesito 5
[punti 0 ÷5 ]
Descrivere brevemente le metodologie conosciute per la lavorazione dei materiali
polimerici termoplastici e termoindur enti.
Risposta al quesito 5:
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Note:
Il presente document o ha la duplice funzione di testo della prova e di modulo di present a zione dei
risultati; alla fine della prova esso dovrà pertanto essere riconsegnato al docente debitament e
compilato .
I risultati devono essere presentati nei campi appositam e nte predisposti. ATTENZIONE: i compiti o le
parti di compito che perverranno scritti a matita non saranno sottopos ti a correzione – ripassare tutto
a penna prima della consegna .
Il tempo a disposizione per la prova è di 3 ore.
Compilare la sezione con i dati personali, avendo cura di indicare prima della consegna se si desidera
o meno la correzione del compito.
È consentito uscire per andare in bagno solo all'interno della seconda ora della prova.
È consentito utilizzare: squadre, righelli, goniomet ri, regoli, calcolatrici (non progra m m a bili). Per i
calcoli e la brutta copia sono distribuiti dal docente appositi fogli da riconsegnare alla fine della prova:
non utilizzare fogli di altra provenienza.
Non è assoluta me n te consentito consultare libri, manuali, appunti, form ulari, tavole periodiche o altro
materiale, né scambiare suggerimenti o opinioni con i propri colleghi, pena l'annullamen to della prova.
Non è assoluta me n te consentito l'uso di telefoni cellulari, pena l'annullament o della prova.
Nell'indicazione dei punteggi, x/ y equivale a “x oppure y ” mentre x ÷y vuol dire “da x a y ”.
Valori dei pesi atomici di alcuni elementi: P(Mg)=24.31 , P(Pb)=207.2 , P(Sn)=118.7.
La costante di Faraday vale F=96500 C/mole.
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Risposte
Quesito 1
(a) disposizione delle fasi nel diagram m a di stato:
(b) è presente solo il composto intermetallico Mg2 Pb con l' 81.00% in peso di Pb;
(c) la fase β rappresenta una soluzione solida limite di Mg in Pb, per la quale la solubilità
allo stato solido (1% di Mg max a 250 °C) decresce al diminuire della temperat u r a;
dunqu e, almeno in linea di principio, essa è rafforzabile per precipitazione.
Quesito 2
(a)
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(b)il modulo elastico E, la resistenza meccanica σ s ed il carico di rottura σ R sono
caratteristici del materiale e dunque non cambiano al variare della sezione del
provino.
Quesito 3
(a)Si corrode il capo immerso nella soluzione 0.005M;
(b)dall'equa zio ne
di


Nernst:
0. 0592
0.02
∣ V ∣=
log
=0. 01 8 V
2
0.005
(c)nel filo circola inizialmente una corrente I=| ΔV|/R, con R resistenza del filo pari a:
⋅L
⋅L
1 1⋅1 0− 6⋅1 0 0
R=
=
=
=3 . 5 
2
2
S
⋅d / 4 ⋅0 . 0 2 / 4
dunqu e la velocità di dissoluzione del metallo all'anodo sarà:
w I⋅P S n ∣ V ∣⋅P S n 0. 018⋅118.7
=
=
=
≅3. 16  g / s
t
n⋅F
R⋅n⋅F
3.5⋅2⋅9 6 5 0 0
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