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Titolo: provini metallici MONOCRISTALLINI ideali

se c'è qualche esperto di metallurgia e/o misure meccaniche, 
vorrei sapere se si trova qualche dato relativo a provini 
perfettamente monocristallini (come metallo non mi interessa 
nessuno in particolare : il ferro, se c'è, ma anche alluminio, 
titanio, magnesio o zinco, o altri vicini del ferro, anche W, 
Ni, Cr, V, Co, Mo etc).
I dati interessanti x me sono :
in primis
* carico di rottura (sia lavoro totale sia forza massima)
poi
* carico di snervamento
* modulo di Joung (tensile modulus)
Il carico di rottura è quello che mi preme di più trovare.
Dati relativi a campioni ordinari (policristalli, leghe etc), 
anche con particolari trattamenti o lavorazioni meccaniche 
varie, invece NON mi interessano.
Solo misure relative a monocristalli ....
Ah, aggiungo, anche valori da computazioni affidabili potrebbero 
essere molto apprezzati.
(non sarebbe male anche avere qualche caratteristica del 
provino, come la densità effettiva, e ovviamente la sezione, ove 
non implicita nella grandezza misurata)
grazie in anticipo per ogni risposta
ciao
Soviet

 Soviet
Ciao, Patrizio

 che volevi.
non so. Le grandezze sono le classiche : modulo elastico, carico 
di rottura, energia totale assorbita prima della rottura, forza 
minima sufficiente a strappare un provino (che poi è la massima 
che può sopportare senza strapparsi, almeno per brevi tempi).
Probabilmente non avevo sottilineato a sufficienza il requisito 
della monocristallinità.... Oppure esso non è sufficiente, come 
pensavo, a dare alle misure pratiche (sempre fattibili) la 
dignità di costanti caratteristiche come ad es. il punto di 
fusione, la densità (e, non so, ad es. la durezza, che però 
metterei assieme alle altre caratt.).
Se trovi qualcosa, cmq, è benvenuto
Ciao
soviet


 soviet
Ciao
	Mavimo
-- 
http://mavimo.netsons.org

 facci sapere e vediamo se possiamo suddisfare la tua richiesta.
il problema rimane il solito, non ho particolari preferenze, ma 
se non sono singoli grani perfetti non sono dati adatti.

beh, non devo costruire una struttura.
Cmq cerco dati reali nel senso che provengano da misure 
effettivamente fatte su campioni, anche minuscoli, mentre 
accetto il "non reali" e di poco senso nell'accezione di "privi 
di utilità e applicabilità pratica", cosa incontrovertibile.
riciao
P.S.
cmq grazie di avere scritto una intera tabella !
Soviet


Nel suo scritto precedente, Soviet_Mario ha sostenuto :

devo confessarti che leggendo il tuo post sono andato in crisi :-) , 
infatti è una vita lavorativa che ho sempre cercato di contrastare nei 
manufatti prodotti dalla mia azienda il rischio della formazione di 
monocristalli durante le operazioni di loro colata e/o di trattamento 
termico . La ragione è che i monocristalli sono per definizione 
anisotropi e dunque presentano caratteristiche differenti a seconda 
della direzione considerata . Dunque avranno più di un valore per ogni 
grandezza che si vuole prendere in considerazione .
Sinceramente non ho mai visto tabelle che si riferissero a misure fatte 
su monocristalli e onestamente non vedo , da un punto di vista pratico 
la loro utilità .
Nelle tecniche di fonderia è normale la aggiunta di piccole quantità di 
elementi altofondenti per provocare la cosidetta nucleazione eterogenea 
ovvero la formazione nella massa fusa di centri di nucleazione intorno 
ai quali inizia contemporaneamente la solidificazione delle cristalliti 
del metallo durante la solidificazione in modo tale che nel solido 
siano presenti molti individui di piccola dimensione , orientati 
casualmente , ciascuno dei quali è anisotropo ma che , per 
compensazione , assicurino complessivamente la isotropia del manufatto 
ottenuto .
Se così non fosse pensa ai problemi di tipo pratico che nascerebbero 
utilizzando un materiale anisotropo , pensa per esempio ad un pistone 
teoricamente fatto da un monocristallo , questo avrebbe un coefficiente 
di dilatazione variabile a seconda della direzione considerata per cui 
, una volta riscaldato , si ovalizzerebbe e rapidamente gripperebbe 
nella canna cilindro .
E' del tutto evidente che in sede di progetto sono assolutamente più 
significative ed utili i valori delle caratteristiche dei materiali 
isotropi ( come detto per compensazione )
-- 
@ntoke
Chi non sa comprendere uno sguardo, non potrà capire lunghe 
spiegazioni.

 Soviet
Cao
	Mimo
-- 
http://mavimo.netsons.org

 perfettamente monocristallini 
Qualcosa di questo tipo?
http://en.wikipedia.org/wiki/Single_crystal
http://www.boulder.nist.gov/div853/Publications_MRD.htm
va beh, ci ho provato ... ciao.
http://www.academicpress.com/companions/0124457606/toc2.htm
-- 
Stars shine like eyes

 per compensazione )
Non necessariamente. Tu ipotizzi che il piano cristallino non sia meso
in posizione perfettamente planare, se così vosse (ipotizzando una
struttura CFC) la dilatazione radiale sarebbe equivalente in tute le
direzioni, mentre le caratteristiche meccaniche del pezzo sarebero
decisamente superiori. Che ciò non sia fattibile (o se lo è non sia
economicamente vantaggioso) posso darti ragione, ma se si trovasse modo
di realizzare pezzi "granti" monocristallini credo che le applicazioni
siano tutt'altro che limitate.



Il provino monocristallino è ottenibile con le tecniche impiegate nella 
colata delle superleghe per turbine. Per lavorazione meccanica si 
disseziona una provetta proporzionale standard per le prove meccaniche 
al dinamometro . Il provino monocristallino perfetto  se ottenibile , 
imho ,con i limiti di precisione degli strumenti di misura a 
disposizione , darà risultati assolutamente equivalenti .

-- 
@ntoke
Dio creò la Padania, poi si accorse dell' errore e creò la nebbia .

 Si vede la mia mentalità prettamente ingegneristica? :D
oh, ma normalmente sono molto pratico anche io, ma in questo 
caso mi serve un dato "puro"
ciao
Soviet


 isotropi ( come detto per compensazione )
eh, o sacce. Ma ripeto l'ennesima volta, voglio solo fare due 
calcoli su un modello semplice.
ciao
Soviet

Vincent ha scritto:

eh .... beh, una consolazione me l'hai data : non stavo cercando 
dati marziani, ma gente che li ha misurati ne esiste. Purtroppo 
per ora (cercherò ancora) non ho trovato niente di gratuito.
A dire il vero ho trovato molte pubblicazioni dove si parla di 
costanti elastiche, ma purtroppo non ho visto citata nessuna 
dove si parlava di carico di rottura .... magari non ho 
riconosciuto la traduzione inglese. A proposito, qual'è la 
dicitura tecnica inglese per CARICO DI ROTTURA, o CARICO DI 
SNERVAMENTO, o RESISTENZA ALLA TRAZIONE ?
ciao e grazie
Soviet

Mavimo ha scritto:
azz, ho risposto a @NTOKE prima di avere visto questo tuo ultimo 
post. Se non altro mi ha confermato che il discorso che il mio 
amico Ing. mi aveva riferito sulle pale di turbine, non era un 
falso ricordo partorito dalla mia immaginazione, perché tu hai 
riportato le stesse osservazioni che mi aveva detto costui.
Prima o poi si riuscirà a produrre un cubo di tungsteno 
monocristallino da un metro cubo, eh he he he he he !
Vabbè, è l'ora tarda.
ciao
Soviet
[Quoting assurdo]

[/Quoting assurdo]

A proposito di campioni monocristallini, il mio minuscolo contributo
e' questo.
Da almeno 20 anni si sanno realizzare monocristalli di silicio
_assolutamente perfetti_, di dimensioni attorno a 10 cm.
Sono stati usati per realizzare gli interferomentri per neutroni, che
hanno fornito un bel po' d'informazioni interessanti per i fondamenti
della m.q.
Se non fossero davvero perfetti, l'interferometro semplicemente non
funzionerebbe.
Non ho idea del perche' proprio il silicio: e' piu' facile fabbricarci
monocristalli? Oppure solo perche' la tecnica di cristallizzazione del
silicio e' molto evoluta, grazie all'impiego nei microcircuiti?
Credo inoltre (ma e' un ricordo che non so garantire) che
monocristalli, non so di che elemento, siano stati usati anche per
_contare_ gli atomi su uno spessore abbastanza grande da consentire il
confronto con interferenza ottica.
Mi pare che questo sia oggi il modo piu' accurato per determinare la
costante di Avogadro.
Qualcuno ne sa di piu'?
-- 
Elio Fabri

 silicio e' molto evoluta, grazie all'impiego nei microcircuiti ?
non so in che misura sia vera la prima, ma questa seconda è in 
effetti una driving force potente.
A causa delle ricadute, anche il diamante monocristallino si 
comincia a potersi produrre in spessori non più submicrometrici, 
anche se non con tecniche di zone-rifining (dato che il diamante 
non fonde a pressioni e temperature accessibili) ma con 
deposizioni di strati da vapore.
ma, per tornare al tema che avevo lanciato, sono ancora in 
attesa di un ancora.
Che forza di vuole per strappare un singolo legame C-C (ad es. 
quello del polietilene) ? E' mai stata misurata ?
Si può ricavare (e se si, mi indicheresti i calcoli) a partire 
da dati spettroscopici (ad es., faccio un'ipotesi, da costanti 
di forza elastica di stretching all'infrarosso) ? Si può 
derivare la forza di un legame (di nuovo, che calcoli servono) a 
partire dalla conoscenza della sua energia di legame ?
ciao
Soviet
P.S.
mi spiace ma non so dire nulla su quel che chiedi


 Elio Fabri
Ciao, Patrizio

 soviet
Ciao, Patrizio

 
http://en.wikipedia.org/wiki/Hooke%27s_law#The_spring_equation
ci do un occhio


 Soviet
CUT
Ciao, Patrizio

 wrote:
Ooops:
Sostituire ''plastico'' con ''quasi-plastico''
in questo passaggio
''Probabilmente non mi sono espresso come avrei
voluto: nella regione (o intervallo) di 'elasticita' si
presuppone (per def.) che, cessata l'applicazione
della forza, il provino torni esattamente com'era.
Purtroppo, tale intervallo e' relativam. molto piccolo.
Superato questo stretto intervallo, il comportam.
passa da elastico (per metalli) ad uno che suol
dirsi plastico: una sorta di sovrapposizione di
elastico e anelastico, per cui la forza da applicare
dopo il punto critico dove finisce lo stato elastico
(yield strength) sostanzialmente tende a crescere
fino ad un massimo (ultimate strength) e poi
diminuisce fino al punto di rottura. ''
Riciao e scusate, Patrizio

 ciao e grazie
Prego, ciao.


 Vabbè, è l'ora tarda.
Scusa Soviet, solo una curiosita', ma ho visto
da qualche parte che il W purissimo e' molto
piu' dutiile e malleabile e si puo' segare con una
comune sega a lama di acciaio normale.


 margherita?)
ciao
Soviet


 E' cosi'?
Direi di si', vedi sopra.
Pero' prendi tutto quanto ho scritto con molto beneficio d'inventario :)
 
-- 
Elio Fabri

 Soviet

 misto, cui segue la rottura.
ma è anche la tua un'opinione, come le mie, o hai proprio avuto
sotto mano degli studi ? PErchè, nel caso, è evidente che dovrei
cambiare opinioni.
No, no, e' un'opinione mia; se vuoi un po'
basata sulla peculiare natura del legame
metallico, che ho cercato di riassumere
in modo estremamente succinto nella mia
risposta a Elio Fabri in questo thread:
anche li', opinione mia.
Ciao, Patrizio


Dall'energia di legame non puoi ricavare la forza di legame.
La costante di forza di un legame e' data, molto semplicemente da:
k = w^2*m
dove w è la pulsazione dell'oscillazione (w = 2*pi*ni)
ed m e' la massa ridotta. Se la specie e' biatomica
m = m1*m2/(m1 + m2). ni e' la frequenza di oscillazione.
Il calcolo di *k* e' molto agevole ed accurato usando metodi di
chimica quantistica.
Ciao.

Non credo, dato che la costante di forza è una grandezza relativa a un
potenziale, quello armonico, che non prevede la dissociazione.
Bisognerebbe avere a disposizione un potenziale che sia aderente alla
realtà anche in condizioni lontane dal minimo. Forse il più semplice
potenziale di questo tipo è quello di Morse.



La costante di forza, per i casi come i tuoi in cui prevedi grandi deformazioni
del legame (addirittura fino alla rottura), e' una funzione della deformazione.
Quindi, IMHO, potresti farti i *calcoletti* di Chimica Quantistica per ricavare il
diagramma sforzo/deformazione del sistema. Se il tuo campione e' perfettamente
cristallino, puoi usare il pacchetto "CRISTAL", che pero' io non conosco.
Ciao.

 potenziale di questo tipo è quello di Morse.
siccome non ho idea di come impostare calcoli di questo genere, 
qualche suggerimento a partire da dati facili da reperire (come 
le costanti di forza, dagli stretching IR, o le energie di 
legame, dai dati termochimici) ? Come si imposta l'utilizzo di 
questo potenziale di Morse (il quale non so nemmeno che 
equazione abbia, anche se potrei avere intuito che si tratta 
della funzione che descrive quella curva che di solito si usa in 
spettroscopia per far vedere i vari salti agli stati eccitati, 
l'asintoto orizzontale ad alte distanze di legame e quello 
verticale a distanze tendenti a zero .... è quello il grafico o 
proprio non c'entra na fava ? :-))
Cmq, graditi consigli pratici se possibile. Se la cosa è troppo 
incasinata, pazienza
ciao
Soviet


Sì il potenziale a cui mi riferivo ha la forma che descrivevi, è
quello tipico di una molecola biatomica, ma si presenta in diverse
altre circostanze. Se si calcolasse il potenziale del sistema CH3-CH3
mentre si varia la distanza C-C si otterrebbe una curva della stessa
forma (stando attenti ad usare un metodo che non sbarelli mentre
avviene la dissociazione). Anche le interazioni di non-legame hanno
quella forma. Si può dire che si abbiano potenziali di quel tipo
quando tra due "oggetti" si ha la combinazione di due interazioni, una
repulsiva prevalente a corto raggio (nel caso della molecola biatomica
la repulsione tra i nuclei, nel caso delle interazioni di non-legame
la repulsione dovuta alla sovrapposizione delle densità elettroniche)
e una attrattiva prevalente a più lungo raggio (nel caso della
molecola biatomica l'attrazione dovuta alla densità elettronica
interatomica, nel caso delle interazioni di non-legame l'attrazione
dovuta alle forze di dispersione). La separazione tra i due termini
può essere evidenziata usata come modello del potenziale, quello di
Lennerd Jones, usato per lo più per descrivere le interazioni di non-
legame:
V(r) = (1/r)^12 - (1/r)^6
Il primo è il termine repulsivo e il secondo quello attrattivo.
Introducendo i parametri "e" (profondità del potenziale, energia di
dissociazione) e "r0" (distanza per V = 0), si ha
V(r) = 4e[(r0/r)^12 - (r0/r)^6]
Il potenziale di Morse ha invece la forma
V(r) = e[1 - exp(-ar)]^2
In questa forma l'origine è posto in corrispondenza del minimo del
potenziale. "e" è sempre l'energia di dissociazione e "a" un parametro
legato alla costante di forza dalla relazione
a = (k/2e)^1/2
Non ricordavo questa espressione, in fin dei conti usando il
potenziale di Morse si può relazionare il "carico di rottura del
legame" alla costante di forza e all'energia di dissociazione. Però lo
si può fare considerando il legame come fosse una molla anarmonica
classica e non so quanto la cosa abbia senso (qui meglio chiedere a un
fisico). Se allegramente sorvoliamo sul problema e continuiamo nella
trattazione classica possiamo fare la derivata del potenziale rispetto
alla distanza, r, per trovare la forza F(r)
F(r) = -dV(r)/dr = -d{e[1 - exp(-ar)]^2}/dr = 2ea[exp(-2ar) - exp(-
ar)]
Per i grafici di V(r) e F(r) vedi
http://img45.imageshack.us/img45/6384/morsegd9.jpg
il blu è il potenziale e il rosso la forza.
Possiamo correlare il carico di rottura con il punto di minimo di
F(r), il punto in cui la forza di richiamo in seguito all'estensione
del legame è massima in valore assoluto. Allora se si pone
dF(r)/dr = 0
La forza di richiamo in quel punto, se non ho sbagliato a fare i
calcoli, dovrebbe essere
F = -ea/2
Quindi il "carico di rottura di legame" sarà
F = (ek/8)^1/2
Sembra un bel risultato, semplice semplice ;-)) ma
1. il potenziale di Morse è un'approssimazione
2. i legami non sono molle anarmoniche classiche
3. passare linearmente dalla rottura di un singolo legame alla rottura
di un solido credo sia un'approssimazione parecchio grossolana
Per ovviare almeno al punto 1. si potrebbero cercare forme più
accurate dei potenziali (calcolati per specifici sistemi) e seguire
poi la medesima procedura. Gli altri punti sono invece ostacoli
concettuali su cui sarà meglio chiedere a chi ha più competenza di me.
Ciao.


Le complicazioni credo verrebbero anche dall'accoppiamento
longitudinale delle vibrazioni dei legami. Per valutare l'importanza
di questo fattore si potrebbe confrontare il potenziale dello
stretching del legame C-C nell'etano con il potenziale di stretching
degli atomi di carbonio terminali negli alcani superiori. Intendo il
potenziale ottenuto calcolando l'energia della molecola al variare
della distanza tra gli atomi di carbonio terminali, ottimizzando la
geometria per ogni punto della scansione. Se per esempio si prende il
butano e
1. si calcola energia e geometria dello stato fondamentale
2. si prendono C1 e C4 e li si allontana di dx
3. si ottimizza la geometria e si calcola la relativa energia della
molecola mantenendo il vincolo della distanza tra C1 e C4
4. si aumenta di un'altro dx la distanza tra C1 e C4 e si eseguono i
calcoli del punto 3.
5. si continua così fino a quando dV/dx -> 0
Sarei curioso di vedere che frammenti si formerebbero e in quale
misura i dettagli qualitativi e quantitativi dei potenziali
differiscono al variare del numero di atomi di carbonio (possibile che
si incontrino problemi dovuti all'esistenza di più stati e
all'incrocio delle curve dei loro potenziali). A occhio mi aspetto che
l'aumento della lunghezza della catena renda meno rigido il sistema
(dovuto anche all'accoppiamento con i bending).
Ciao

 (anche fisico, si)
Mi dispiace, ma non ho assolutamnte tempo di contribuire.
Posso solo dire che in sostanza avrei scritto piu' o meno quello che
ha scritto Francesco.
 
-- 
Elio Fabri