Le competenze dei partecipanti alla commessa afferiscono ai campi: Scienza dei Materiali; Chimica-Fisica delle Superfici; Metallurgia; Termodinamica; Fluidodinamica e Matematica Applicata. Una così ampia interdisciplinarità permette di affrontare le problematiche scientifiche e tecnologiche delle ricerche svolte nell'ambito della Commessa in modo sinergico ed esauriente relativamente a:

• Modellizzazione termodinamica, in scala da macro a nano, e fluidodinamica della reattività superficiale/interfacciale, dei sistemi metallici liquidi interagenti con le diverse atmosfere (liq/gas) o con ceramici refrattari o metalli (liq/sol); modellizzazione delle interfacce sol/liq a livello microstrutturale (phase field) e a livello molecolare (Dinamica Molecolare).
• Sperimentazione per la definizione delle proprietà e della reattività superficiali/interfacciali di sistemi metallici e metallo ceramici ad alta temperatura.
• Progettazione e costruzione di apparecchiature e tecniche tensiometriche per la misura della tensione superficiale ed interfacciale, della bagnabilità e reattività solido-liquido in ampi intervalli di temperatura e di atmosfere di lavoro, sia in condizioni statiche sia dinamiche.

Composizione dell’unità di ricerca

Progetti di ricerca in atto

• EC- FP7 HeLiMnet: networking su problematiche legate ai sistemi di Gen IV.
• EC- FP7 GETMAT:  valutazione della corrosione da metallo liquido(Pb) su acciai avanzati(ODS);modellizzazione della microstruttura all'interfaccia tra Fe-Cr solido e Pb  liquido (Phase field modelling)
• EC-FP7 MATTER: corrosione da LBE (Lead Bismuth Eutectic alloy) di  acciai martenisitici e austenitici in funzione delle condizioni operative
• ESA-MAP SEMITHERM (ASI):  proprietà termo fisiche di superficie del sistema Si-Ge.
• ESA-MAP  OXYTHERM:  proprietà termo fisiche di superficie del sistema Ag-Cu.
• ESA-MAP THERMOPROP:  misure di tensione superficiale e densità di leghe a base Ni di interesse industriale e modellizzazione dei  sistemi Fe-Cr-Ni e Fe-Mn-Cr-Al-Si-S-P.
• EU-COST MPO903:  studio delle leghe per catalisi:Ag-Pd, Au- Ag, Co-Pt e Co-Pd, calcolo dei diagrammi di fase delle leghe nano-strutturate e  modellizzazione di processi di coalescenza di nano particelle.
• JOINHT (Fond.CARIPLO):  bagnabilità di leghe alto fondenti a base Ni con ZrB2  e realizzazione di giunti ZrB2/leghe di Ti per applicazioni alte temperature.
• DIAMANT(FESR-Liguria):  nuovi materiali per la  produzione di attrezzi da taglio a base diamante.
• EERA (European Energy Research Alliance): attività di coordinamento del GdL-CNR nel Joint Programm Nuclear Materials.

Competenze e Metodologie

Metodi teorici

• Modellizzazione del trasporto di gas reattivi all'interfaccia leghe liquide/atmosfera: modelli fluidodinamici.
• Determinazione del grado di ossidazione superficiale di sistemi metallici allo stato fuso.
• Modellizzazione termodinamica delle proprietà di superficie e bulk di sistemi metallici : metodi di calcolo in ambito CALPHAD. Dinamica Molecolare dei sistemi metallici liquidi.
• Nanotermodinamica e applicazioni al calcolo delle proprietà termofisiche di "small systems".
• Calcolo delle tensioni interfacciali solido-liquido in leghe metalliche.
• Giunzione metallo-metallo e metallo-ceramico: active-metal brazing, Transient Liquid Phase Bonding.
• Progettazione, sviluppo di metodologie di misura e produzione di dati di riferimento di proprietà di superficie ed interfaccia di sistemi metallici, in condizioni di microgravità (sperimentazione su razzi- sonda e su Laboratori Spaziali)

Tecniche d'indagine

• Misura, mediante tecniche automatizzate in tempo reale, delle tensioni superficiali/interfacciali ad alte temperature e delle caratteristiche di bagnabilità, di sistemi metallici e metallo-ceramici con i seguenti metodi: Sessile drop, Pendant drop, Dihedral angles.
• Tecniche di misura e controllo della pressione parziale di ossigeno.
• Tecniche di determinazione della corrosione da metallo liquido.
• Applicazione delle tecniche di microscopia ottica ed elettronica per la caratterizzazione qualitativa e quantitativa della microstruttura di materiali metallici e di interfacce metallo-ceramico.

Strumentazione

• Laboratori di Tensiometria ad alta temperatura comprendente forni ad alto vuoto o in atmosfere controllate, operanti fino a 1600°C, per misure di tensione superficiale, densità e bagnabilità di metalli e leghe liquidi, per lo studio delle giunzioni metallo-metallo e metallo-ceramico e per la determinazione dell'influenza dell'ossigeno su tali grandezze.
• Apparecchiature per la determinazione della corrosione dei materiali strutturali da metallo liquido.
• Tecniche diagnostiche: Diffrazione RX, Microscopio a Scansione Elettronica (SEM)e analisi EDSX;
• Microscopio Ottico; Stereomicroscopio ; Microdurometro; Misuratore di rugosità superficiale; Microscopia AFM; Analizzatore ICP; Analisi DTA; Termobilancia; Dilatometro.

Collaborazioni

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI GENOVA

Dipartimento di Fisica - DIFI

Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale - DICCI

Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni dell’Ambiente e del Territorio – DICAT

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI CAGLIARI - Dipartimento di Chimica – DipCIA

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINO - Dipartimento di Chimica - I.F.M.

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ROMA TRE - Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale ENEA - Brasimone (Bo), Casaccia (Rm), Faenza (Ra)

CSM - CENTRO SVILUPPO MATERIALI SPA

ANSALDO ENERGIA S.P.A.

EUROPEA MICROFUSIONI AEROSPAZIALI S.P.A.

ESA/ESTEC - EUROPEAN SPACE AGENCY

DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT - UND RAUMFAHRT E.V. (GERMAN AEROSPACE CENTRE)

KUNGL TEKNISKA HOGSKOLAN (KTH) - Dept. Materials Engineering

FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE – Cracow (PL)

EMPA - SWISS FEDERAL INSTITUTE FOR MATERIAL TESTING AND RESEARCH - Zurich

CENTRE DE RECHERCHE EN MATIERE CONDENSEE ET NANOCIENCES – Marseille (F)

CIEMAT- CENTRO DE INVESTIGACIONES ENERGETICAS MEDIOAMBIENTALES Y TECNOLOGICAS

CEA - COMMISSARIAT à L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES

UNIVERSITY OF ULM - Faculty of Engineering Science Materials Division - ULM (D)

UNIVERSITY OF OSAKA – Materials Department

UNIVERSITY OF BELGRADE – Department of Metallurgy

UNIVERSITY OF LEEDS

KEIO UNIVERSITY - SYSTEM DESIGN AND MANAGEMENT RESEARCH CENTER

UNIVERSITY OF TOKYO

UJV- USTAV JADERNEHO VYZKUMU REZ A.S.