Portale:Materiali

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Il termine materiale fa riferimento alla specifica natura chimico-fisica di un corpo (quale può essere ad esempio un manufatto, un minerale o un tessuto vegetale o animale) alla quale sia possibile associare a livello macroscopico un insieme di proprietà fisiche e tecnologiche (ad esempio: densità, conducibilità termica, durezza).

Ciascun materiale può essere costituito da una o più sostanze chimiche, da una miscela di sostanze o da più materiali: in quest'ultimo caso si parla di materiale composito. Oltre alla composizione chimica, ciascun materiale è caratterizzato da una specifica morfologia, che corrisponde al modo in cui è organizzata la struttura del materiale a livello microscopico. Due materiali aventi la stessa composizione possono dunque differire per morfologia e tale differenza si ripercuote sulle proprietà del materiale: ad esempio il silicio monocristallino e il silicio policristallino hanno la stessa composizione chimica ma differente struttura microscopica, per cui presentano proprietà tecnologiche differenti e per tale motivo i loro campi di applicazione sono differenti.

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Il bronzo è una lega rame-altro metallo, dove il metallo aggiuntivo può essere l'alluminio, nichel, berillio e stagno, anche se spesso il termine bronzo viene inteso come la lega rame-stagno.

Questa lega composta principalmente di rame, viene arricchito con stagno fino al 8-9% dà luogo a leghe con buone caratteristiche meccaniche e grande resistenza alla corrosione: queste leghe sono ancora lavorabili plasticamente e si possono laminare, estrudere, forgiare, stampare e trafilare. Aumentando ulteriormente il tenore di stagno, la durezza raggiunge livelli tali da consentire solo pezzi ottenuti per fusione, chiamati anche getti.
A livello industriale si arriva a produrre bronzi con tenori fino al 30% di stagno. Il diagramma di equilibrio rame-stagno è piuttosto complicato.

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Il carburo di silicio, chiamato anche carborundum, è un materiale sintetico composto da silicio e carbonio legati insieme per formare un materiale ceramico. Esiste anche in natura sotto forma del rarissimo minerale moissanite. Ha una durezza molto elevata, intermedia tra il corindone e il diamante. È quindi classificato tra i materiali superduri.

La moissanite si trova solo in piccolissime quantità in alcuni tipi di meteorite e all'interno di depositi di corindone e kimberlite. Praticamente tutto il carburo di silicio venduto nel mondo, tra cui vi sono anche i gioielli di moissanite, è sintetico. La moissanite naturale è stata trovata in piccolissime quantità per la prima volta nel 1893 all'interno del meteorite Canyon Diablo in Arizona dal dottor Ferdinando Henri Moissan, da qui il nome del materiale. La scoperta di Moissan, cioè della presenza in natura del SiC, fu inizialmente contestata perché i suoi campioni potevano essere stati contaminati dalle lame di carburo di silicio che erano già presenti sul mercato in quel periodo.

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Il polistirene, o polistirolo, è il polimero dello stirene.

È un polimero termoplastico, ovvero può essere fuso e rimodellato, dalla struttura lineare. A temperatura ambiente è una plastica rigida trasparente; oltre i 70 °C, al crescere della temperatura diviene sempre più plastico e scorrevole, inizia a decomporsi alla temperatura di 270 °C.

Il polistirolo espanso si presenta in forma di schiuma bianca leggerissima, spesso modellata in sferette o chips, e viene usato per l'imballaggio e l'isolamento.

Chimicamente inerte verso molti agenti corrosivi, è solubile nei solventi organici clorurati (ad esempio diclorometano e cloroformio) trielina e in alcuni solventi aromatici (benzene, toluene) solvente nitro, acetone.

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Per pannello a sandwich (o struttura a sandwich) si intende un elemento costituito da due strati resistenti, detti pelli o facce, distanziati da un materiale connettivo che prende il nome di core. Il core è in genere un materiale leggero e poco resistente, la cui unica funzione è distanziare le pelli, di materiale nobile e di spessore ridotto. La rigidezza assiale del core è assolutamente trascurabile rispetto a quella delle pelli, che sono preposte ai carichi nel piano. La presenza del core è invece utile ad aumentare il valore della rigidezza flessionale del pannello, che dipende dalla distanza delle lamine dal piano medio. L'impiego di tale struttura è quindi paragonabile al concetto della trave con sezione a I, dove l'anima serve ad aumentare la rigidezza flessionale nella direzione della stessa. Distanziando le pelli si ottiene un incremento notevolissimo della rigidezza rispetto a un pannello costituito soltanto da uno spessore di materiale pari a quello delle due facce con un incremento di peso ridottissimo. Per queste ragioni negli ultimi quaranta anni nell'industria aerospaziale si è sempre più consolidato l'impiego di pannelli sandwich.

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Produzione e trasformazione dei materiali
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L'estrusione è un processo di produzione industriale di deformazione plastica che consente di produrre pezzi a sezione cilindrica (tubi, profilati). Essa è utilizzata per i materiali metallici come l'acciaio, l'alluminio o il rame, la gomma la plastica e altre produzioni.

Consiste essenzialmente nel forzare per compressione il materiale, allo stato pastoso, a passare attraverso una sagoma (matrice o filiera) che riproduce la forma esterna del pezzo che si vuole ottenere. Se la sezione di questo è cava, sarà presente un'anima che riprodurrà il profilo della cavità interna. All'uscita dalla matrice il materiale viene raffreddato o, nel caso della gomma, sottoposto a vulcanizzazione. La compressione del materiale a monte della matrice è ottenuta, per la gomma e la plastica, da apparecchiature a semplice o doppia vite senza fine (vite di Archimede), che spingono il materiale verso la testa di estrusione; questo macchinario è appunto chiamato estrusore.

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