Corso di caratterizzazione dei materiali

Lezione 1 • Fondamenti di Misurazione e Metrologia

Copre l'accuratezza analitica, la precisione analitica, la risoluzione, la sensibilità analitica e i limiti di rilevabilità. Fornisce agli studenti gli strumenti per valutare criticamente la qualità dei dati provenienti da qualsiasi strumento.

Lezione 2 • Principi di Preparazione del Campione Biologico

Introduce i requisiti universali di preparazione del campione biologico che influenzano la validità dei dati in tutte le tecniche. Si collega direttamente all'evitamento degli artefatti nei capitoli successivi.

Lezione 3 • Classificazione delle Tecniche di Caratterizzazione

Organizza le tecniche in base al segnale fisico utilizzato: fotoni, elettroni, ioni e sonde termiche. Fornisce una mappa decisionale per la selezione delle tecniche durante tutto il corso.

Lezione 4 • Sicurezza e Pratiche di Laboratorio

Affronta i rischi specifici dei laboratori di caratterizzazione, inclusi radiazioni, alta tensione e reagenti chimici. Stabilisce le abitudini operative sicure richieste prima dell'uso della strumentazione.

Lezione 1 • Preparazione Metallografica del Campione

Illustra i protocolli di inglobatura, molatura, lucidatura e attacco chimico per metalli e ceramici. Una preparazione adeguata è prerequisito per una valida interpretazione microstrutturale.

Lezione 2 • Meccanismi di Contrasto e Modalità di Imaging

Copre le modalità a campo chiaro, campo scuro, luce polarizzata e contrasto a interferenza differenziale. Ciascuna modalità rivela caratteristiche microstrutturali distinte, invisibili alle altre modalità.

Lezione 3 • Metallografia Quantitativa

Introduce i metodi stereologici per misurare la dimensione del grano, la frazione di fase e la densità di inclusioni. Il risultato quantitativo collega la microstruttura alle previsioni delle proprietà meccaniche.

Lezione 4 • Identificazione delle Caratteristiche Microstrutturali

Allena al riconoscimento di grani, fasi, inclusioni, porosità e cricche nelle immagini ottiche. Sviluppa le capacità interpretative applicate in tutti i successivi capitoli di microscopia.

Lezione 1 • Tecniche di Diffrazione da Polveri

Copre la geometria Bragg-Brentano, la preparazione del campione per polveri e i protocolli di raccolta dati. La diffrazione da polveri è la configurazione XRD più utilizzata nei laboratori industriali.

Lezione 2 • Generazione e Proprietà dei Raggi X

Spiega la produzione di raggi X in tubi sigillati e sorgenti di sincrotrone, la radiazione caratteristica e la Bremsstrahlung. Stabilisce le basi fisiche per i fenomeni di diffrazione.

Lezione 3 • Legge di Bragg e Geometria di Diffrazione

Deriva la legge di Bragg e la colloca nei concetti di reticolo reciproco e costruzione della sfera di Ewald. Fornisce il quadro geometrico per indicizzare tutti i pattern di diffrazione.

Lezione 4 • Analisi di Deformazione, Stress e Tessitura

Applica l'analisi dello spostamento e dell'allargamento dei picchi per misurare lo stress residuo e la dimensione dei cristalliti. L'analisi della tessitura rivela l'orientazione preferenziale che influisce sull'anisotropia meccanica.

Lezione 1 • Architettura dello Strumento SEM

Illustra i tipi di cannoni elettronici, le lenti elettromagnetiche, gli aperturi e i sistemi da vuoto. La conoscenza dello strumento consente una selezione ottimale dei parametri per ciascun compito analitico.

Lezione 2 • Preparazione del Campione per SEM e Artefatti

Affronta il rivestimento conduttivo, la preparazione di sezioni trasversali e la mitigazione degli artefatti da caricamento. Una preparazione adeguata previene un'interpretazione errata delle immagini e degli spettri SEM.

Lezione 3 • Spettroscopia a Dispersione di Energia di Raggi X

Copre il funzionamento del rivelatore EDS, l'acquisizione degli spettri e la quantificazione mediante correzioni ZAF. L'EDS è lo strumento primario per l'identificazione elementare rapida in SEM.

Lezione 4 • Modalità di Imaging e Contrasto

Confronta il contrasto topografico da elettroni secondari con il contrasto composizionale da elettroni retrodiffusi. La selezione del rivelatore corretto determina quali informazioni microstrutturali vengono rivelate.

Lezione 1 • Imaging a Contrasto di Diffrazione

Utilizza condizioni a due fasci per visualizzare dislocazioni, difetti di impilamento e bordi di grano. Il contrasto di diffrazione è lo strumento principale per la caratterizzazione dei difetti nei materiali cristallini.

Lezione 2 • TEM ad Alta Risoluzione e STEM

Introduce la HRTEM a contrasto di fase e lo STEM a campo scuro anulare per l'imaging a colonne atomiche. Queste modalità consentono la visualizzazione diretta di interfacce, precipitati e difetti puntuali.

Lezione 3 • Principi Operativi del TEM

Spiega come i fasci trasmessi e diffratti formano immagini e pattern di diffrazione nel TEM. Distingue il TEM dal SEM in termini di requisiti del campione e profondità dell'informazione.

Lezione 4 • Microanalisi Basata su TEM

Combina l'imaging STEM con EDS ed EELS per l'analisi della struttura chimica ed elettronica su scala nanometrica. Fornisce la mappatura chimica a più alta risoluzione spaziale disponibile nel corso.

Lezione 1 • Spettroscopia Fotoelettronica a Raggi X

Copre l'effetto fotoelettrico, gli spostamenti dell'energia di legame e la sensibilità superficiale dell'XPS. L'XPS quantifica la composizione elementare e gli stati di ossidazione entro i primi 10 nm di una superficie.

Lezione 2 • Spettrometria di Massa a Ioni Secondari

Introduce la SIMS per la rilevazione di elementi in traccia e la profilazione di profondità con sensibilità inferiore al ppm. Fornisce informazioni isotopiche e sui droganti non ottenibili dalle spettroscopie basate su elettroni.

Lezione 3 • Spettroscopia UV-Vis e di Fotoluminescenza

Applica la spettroscopia di transizione elettronica per misurare il bandgap, le costanti ottiche e gli stati di difetto. Essenziale per caratterizzare semiconduttori, rivestimenti e materiali ottici.

Lezione 4 • Spettroscopia Vibrazionale: IR e Raman

Spiega le regole di selezione della vibrazione molecolare, la strumentazione FTIR e Raman e l'interpretazione spettrale. Entrambe le tecniche identificano legami, fasi e contaminazione del campione in materiali organici e inorganici.

Lezione 1 • Prove di Durezza e di Indentazione

Copre i metodi Vickers, Rockwell, Brinell e la nanoindentazione per la durezza e il modulo elastico. I dati di durezza forniscono uno screening rapido e non distruttivo del trattamento termico e della qualità del rivestimento.

Lezione 2 • Calorimetria Differenziale a Scansione

Misura il flusso di calore durante transizioni di fase, reazioni e transizioni vetrose mediante DSC. I risultati si collegano direttamente ai diagrammi di fase e all'ottimizzazione delle condizioni di processo.

Lezione 3 • Analisi Meccanica Dinamica

Misura il modulo di accumulo, il modulo di perdita e il tan delta in funzione della temperatura e della frequenza. La DMA caratterizza il comportamento viscoelastico in polimeri, compositi e adesivi.

Lezione 4 • Prove di Trazione e Fatica

Applica la prova di trazione uniassiale per estrarre il carico di snervamento, UTS e duttilità dalle curve sforzo-deformazione. La prova di fatica stabilisce i limiti di resistenza a fatica, critici per la qualificazione dei materiali strutturali.

Lezione 1 • Correlazione Processo-Microstruttura-Proprietà

Collega i parametri di processo ai risultati microstrutturali misurati con le tecniche di tutti i capitoli precedenti. Consente l'ottimizzazione di processo basata sull'evidenza e decisioni di progettazione delle leghe.

Lezione 2 • Metodologia di Analisi dei Guasti

Applica un quadro sistematico di causa radice utilizzando esame visivo, frattografia e microanalisi. Integra i risultati di SEM, EDS, XRD e spettroscopia in una narrazione coerente del guasto.

Lezione 3 • Interpretazione dei Dati e Analisi Statistica

Applica strumenti statistici ai set di dati di caratterizzazione per distinguere tendenze reali dal rumore di misura. Assicura che le conclusioni siano difendibili e riproducibili tra laboratori.

Lezione 4 • Progettare una Strategia di Caratterizzazione

Inquadra la caratterizzazione come un processo guidato da ipotesi che richiede la selezione della tecnica, la sequenziazione e l'allocazione delle risorse. Previene test ridondanti e garantisce la completezza dei dati.