Roberto Montanari, nato a Bologna il 31.12.1953 e laureato in Fisica all’Università di Bologna nel 1981, attualmente è Professore Ordinario di Metallurgia presso l' Università di Roma-Tor Vergata. L' attività di ricerca svolta è fondamentalmente di tipo sperimentale mediante tecniche di diffrazione dei raggi X, misure di dissipazione interna e modulo elastico dinamico, microscopia ottica ed elettronica in scansione e trasmissione, microscopia ad effetto tunnel e prove meccaniche. I principali temi di cui si è occupato sono: 1. deformazione con esplosivo dei metalli, 2. fusione e solidificazione di leghe metalliche in microgravità, 3. ricristallizzazione e crescita di grano nei metalli, 4. trasformazione martensitica in acciai martensitici al cromo, 5. materiali per applicazioni strutturali nei futuri reattori a fusione nucleare, 6. fatica nei compositi a matrice metallica, 7. test meccanici su scala miniaturizzata, 8. struttura dei metalli liquidi ed effetti precursori di fusione e solidificazione, 9. difetti nella produzione di monete e medaglie di metalli preziosi, 10. studio di manufatti metallici di interesse artistico ed archeologico, 11. produzione e caratterizzazione di schiume metalliche, 12. caratterizzazione microstrutturale e meccanica di compositi in lega di titanio rinforzati con fibre lunghe di SiC, 13. realizzazione e caratterizzazione di rivestimenti superficiali spessi di tungsteno su leghe di rame per applicazioni nei futuri reattori a fusione nucleare, 14. studio di rivestimenti multistrato CrN/Cr/CrN depositati mediante PVD su acciaio. Ha partecipato a numerosi progetti di ricerca di base e industriale con finanziamenti sia pubblici che privati. Alcuni tra i più rilevanti sono elencati di seguito. Come ricercatore ha partecipato a: 1. 1982-1984 Progetto “Esperimento ES 311 A-B”- Finanziato da European Space Agency (ESA). Le attività sono state svolte presso l’Istituto di Fisica di Bologna e il Laboratorio DFVLR di Porz-Wahnheim (Colonia). L’esperimento, condotto nella missione Spacelab-1, è stato il primo esperimento italiano eseguito nello spazio. Riguardava fusione e solidificazione di leghe metalliche in condizioni di microgravità. Ha mostrato le differenze tra le strutture di solidificazione che si ottengono a terra e in gravità ridotta. 2. 1984-85 Progetto Finalizzato Metallurgia (CNR-MET) "Evoluzione microstrutturale durante la formatura di acciai bifasici altoresistenziali" Sono state studiate mediante tecniche di diffrazione dei raggi X le caratteristiche microstrutturali degli acciai dual-phase dopo tempra e trattamenti termici. Si è evidenziato come la partizione del carbonio tra le fasi (martensite e ferrite) e la sua interazione con le dislocazioni siano alla base delle particolari proprietà meccaniche di questi acciai. 3. 1984-85 Progetto Finalizzato Metallurgia (CNR-MET) "Pressatura con esplosivo e pressatura isostatica a caldo. Studio microstrutturale". Si è caratterizzato il diverso comportamento dei metalli a deformazione lenta, in particolare pressatura isostatica a caldo, e veloce con esplosivo. I risultati hanno permesso di comprendere i meccanismi fisici e strutturali alla base dei suddetti processi di deformazione plastica. 4. 1987-1991 1° Progetto Finalizzato Materiali Speciali per Tecnologie Avanzate (PF-MSTA) "Rilassamento di stati di tensione interna connessi con interazione fibra-matrice metallica in compositi a base di Al con varie fasi disperse (SiC, Al2O3)". Si sono studiati gli stati tensionali tra rinforzo e matrice nei compositi a matrice in lega di alluminio e sono stati individuati i trattamenti termici idonei per ottenerne il rilassamento. E’ stato responsabile scientifico di: 1. 1997-2000 2° Progetto Finalizzato Materiali Speciali per Tecnologie Avanzate (PF-MSTA) “Comportamento a fatica di compositi a matrice metallica”. Si sono studiate le condizioni di nucleazione e propagazione delle cricche di fatica in questi materiali. Su questa base si sono messi a punto ricoprimenti sottili in titanio, depositato per sputtering, che permettono di allungare la vita a fatica di circa 10 volte anche in prove a caldo. 2. 1997-2000 Progetto Finalizzato Beni Culturali “Metodologie innovative per il rilievo tridimensionale geometrico e fisico di manufatti metallici di interesse storico e artistico”, Collaborando con l’Istituto Poligrafico e Zecca dello Stato per la costruzione della copia del monumento equestre di Marco Aurelio sono state eseguite analisi chimiche e strutturali sui pezzi, ottenuti per fonderia, di cui erano composti cavallo e cavaliere. Questi esami costituivano la verifica preliminare alla saldatura. 3. 1997-2000 Progetto Finalizzato Beni Culturali “Caratterizzazione analitico microstrutturale di manufatti metallici di interesse archeologico e storico artistico, conservati in ambiente confinato e non, e valutazione delle relative metodologie di conservazione“. Si sono studiati manufatti fenicio-punici d’oro e argento provenienti dal museo d’Ibiza e si è determinata la tecnica di lavorazione usata in antico per fabbricarli. Sono stati inoltre studiati con tecniche di simulazione in camera climatica su leghe moderne i processi di corrosione dei metalli antichi conservati in diverse condizioni ambientali. 4. 1986- 2005 Progetti nel quadro di una convenzione ENEA - Università di Roma-Tor Vergata riguardanti “Studio sulla resistenza al danno di irraggiamento di acciai martensitici al Cr previsti per impieghi strutturali nei futuri reattori a fusione nucleare”. Si sono studiati acciai martensitici al Cr di interesse per future applicazioni nei reattori a fusione nucleare con particolare attenzione a problemi come lo swelling e l'innalzamento della temperatura di transizione duttile-fragile. Nelle condizioni di esercizio i materiali strutturali saranno sottoposti ad intensi flussi neutronici con uno spettro che presenta una componente "dura" di 14 MeV. La formazione di bolle di elio e il loro ingrossamento costituisce pertanto uno dei problemi più gravi perchè comporta instabilità dimensionale dei componenti ed in ultimo la loro rottura. Si è studiata l'evoluzione della microstruttura degli acciai in funzione di trattamenti termici fino a 700 °C variando come parametri il contenuto di Cr e la velocità di tempra. Si è evidenziato che stati di stress interni permangono anche dopo prolungati tempi di trattamento a 700 °C, che riducono drasticamente la densità di difetti quali dislocazioni e sub-contorni. Questi stati di stress, che sono dovuti alla formazione di zone contigue arricchite ed impoverite in Cr, possono spiegare l'elevata resistenza allo swelling di queste leghe perchè favoriscono la nucleazione delle bolle e ne ostacolano l’ingrossamento svolgendo un' azione competitiva con quella della pressione dell'elio. Un importante risultato è legato alla scoperta dell'esistenza di associati C-Cr, allo studio delle loro caratteristiche e della loro evoluzione, che influenza importanti fenomeni, quali l’infragilimeno, la precipitazione dei carburi, l’attacco da idrogeno. 5. 1994- 2005 Progetto “Progettazione e realizzazione di un dispositivo per prove di indentazione su piccola scala con penetratore cilindrico” Contratto di collaborazione con ENEA. E’ stata progettata e costruita una macchina FIMEC che permette di eseguire test di indentazione strumentata su materiali metallici, anche dopo irraggiamento neutronico (cella calda). La peculiare caratteristica di questo strumento è quella di impiegare un penetratore cilindrico a testa piatta con diametro da 0.5 a 2 mm. Eseguendo un test locale non distruttivo si possono determinare il modulo elastico, il carico di snervamento e avere un’indicazione della temperatura di transizione duttile-fragile per i materiali che presentano questo fenomeno. Sono state realizzate due versioni dell’apparecchiatura: una da laboratorio,che opera in un intervallo di temperature da -190°C a + 600 °C, e una portatile. Quest’ultima è stata oggetto di brevetto. 6. 1998-2000 Progetto “Studio con raggi X di strutture in metalli liquidi con moti convettivi controllati” finanziato dalla Agenzia Spaziale Italiana (ASI) Sono stati studiati mediante diffrazione dei raggi X diversi metalli puri e leghe durante fusione e solidificazione. Sono state descritte le correlazioni tra le strutture solida e liquida. Si intende in futuro ripetere gli stessi esperimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, in condizioni di microgravità. 7. 2002-2004 Progetto “Analisi di difetti nelle monete di metalli preziosi” Contratto di ricerca finanziato dalla Zecca Austriaca (Austrian Mint) E’ stata analizzata la natura di diversi tipi di difetti (macchie di diverso colore) presenti su medaglie e monete di oro, argento e loro leghe prodotte dalla Zecca Austriaca. E’ stata individuata la causa dei difetti nel processo produttivo ed è stata eliminata. 8. 2002-2004 Progetto di ricerca “Nuovo processo per la produzione di materiali di attrito sinterizzato ad elevate prestazioni per applicazioni motociclistiche e ferrotranviarie”. Contratto di ricerca finanziato da Federal Mogul. Sono state trovate le condizioni ottimali di compattazione e sinterizzazione per diverse miscele di polveri usate dall’azienda per produrre materiali di attrito. 9. 2002-2003 Progetto “Nuovo processo di forgiatura allo stato liquido per la produzione di componenti in lega leggera con alte prestazioni specifiche” Contratto di ricerca finanziato da Zanussi Metallurgica. E’ stata studiata la tecnica del pin squeeze casting per leghe di alluminio. Dopo la costruzione di alcuni prototipi su scala ridotta è stata progettata e realizzata una macchina industriale. 10. 2003-2004 Progetto PRIN-MIUR “Deformazione dei metalli cfc con piccole cariche esplosive” E’ stato responsabile scientifico dell’unità operativa di Roma-Tor Vergata. Sono stati valutati i meccanismi di deformazione che intervengono in metalli c.f.c. sottoposti ad esplosione di piccole cariche in funzione del tipo di metallo, della pressione dei gas derivanti dall'esplosione (e quindi dalla distanza carica-bersaglio) e della velocità di deformazione. Tale stima può essere utile al fine di riconoscere gli aspetti microstrutturali indotti in un materiale da un evento esplosivo sconosciuto. 11. 2003-2004 Progetto “Innovazione del processo di produzione di elementi pressofusi in lega di alluminio” Contratto di ricerca finanziato da Nuova Renopress Sono state messe a punto le composizioni di alcune leghe di alluminio da impiegare nel processo di pressofusione. 12. 2004-2005 Progetto “Innovazione del processo produttivo di manufatti presso fusi di alluminio di elevata complessità e dimensione”. Contratto di ricerca finanziato da SIMI. Sono state studiate con indentazione FIMEC le caratteristiche meccaniche locali di pezzi di forma complessa di alluminio ottenuti per pressofusione. Una volta eseguita una mappa delle proprietà meccaniche sono state messe in atto nel processo produttivo correzioni atte a migliorare la qualità del prodotto. 13. 2004-2005 Progetto “Produzione di monete con alti standard di sicurezza” Contratto di ricerca finanziato da TRAFIME Si è messa a punto una metodologia per produrre monete con alti standard di sicurezza, cioè difficilmente riproducibili da parte di falsari. Questo metodo, che è stato brevettato, si basa sulle particolari caratteristiche resistivo-magnetiche del metallo. Queste proprietà sono ottenibili attraverso ben definite composizioni di lega e trattamenti termo-meccanici. 14. 2006-2007 Progetto PRIN-MIUR “Caratterizzazione di sinterizzati di nanopolveri metalliche mediante Spark Plasma Sintering” E’ stato responsabile scientifico dell’unità operativa di Roma-Tor Vergata. Sono state studiate mediante indentazione FIMEC e misure di frizione interna e modulo elastico dinamico le caratteristiche meccaniche di sinterizzati SPS realizzati con diverse composizioni delle polveri e diverse condizioni di processo. 15. 2006-2008 Progetto “Evoluzione microstrutturale in superleghe base nichel per alte temperature: effetti sul comportamento meccanico, sui meccanismi di deformazione e danneggiamento” Contratto di ricerca finanziato da CSM La ricerca, tuttora in atto, si prefigge di studiare trattamenti che garantiscano la stabilità microstrutturale in esercizio di superleghe a base Ni (monocristalline, con grani orientati, con grani equiassici). 16. 2007-2008 Progetto “Studio di leghe brasanti per saldare elementi riscaldanti a piastre”- Contratto di ricerca finanziato da STAB. La ricerca, appena avviata, si prefigge di trovare materiali brasanti alternativi, meno costosi e più efficaci, a quelli attualmente impiegati per unire materiali dissimili, in particolare leghe di rame e acciai inossidabili austenitici. E’ autore di circa 350 pubblicazioni scientifiche su riviste nazionali ed internazionali.
E' autore di 12 libri.
E’ autore dei seguenti brevetti: 1- apparato portatile di indentatore cilindrico a testa piana FIMEC; 2- procedimento per la produzione di monete con un elevato standard di sicurezza mediante l’impiego di materiali a permeabilità magnetica predefinita.
Dal 2002 al 2011 è’ stato coordinatore del Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Materiali dell’Università di Roma-Tor Vergata.
Dal 2012 al 2019 è’ stato coordinatore del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale dell’Università di Roma-Tor Vergata.
E’ stato presidente del Centro di Studio "Metallurgia Fisica e Scienza dei Materiali" dell'Associazione Italiana di Metallurgia.
Dal 2014 al 2021 è stato presidente di Comet (comitato per la metallurgia) associazione degli accademici italiani del settore.
E’ referee di riviste scientifiche internazionali. E' membro della redazione scientifica de "La Metallurgia Italiana" e della rivista Metals.
E' membro dell' international advisory board della conferenza internazionale THERMEC.
E' stato membro del comitato organizzatore della conferenza internazionale ICIFMS-15 (15th International Conference on Internal Friction and Mechanical Spectroscopy), Perugia 2008.
E’ valutatore di progetti di ricerca scientifica di base ed industriale.
Roberto Montanari was born in Bologna (31.12.1953). Degree in Physics at the University of Bologna (1981). Now he is full professor of Metallurgy at the University of Rome-Tor Vergata. The experimental activity of research involved techniques of X-ray diffraction, measurements of internal friction and dynamical modulus, optical and electron (SEM and TEM) microscopy, scannino tunnelling microscopi (STM), and mechanical tests. The main investigated topics are: 1. deformation of metals by explosives, 2. melting and solidification of metallic alloys in microgravity conditions, 3. recrystallizzation and grain growth of metals, 4. martensitic transformation, 5. materials for structural applications in future nuclear fusion reactors, 6. fatigue in metal matrix composites, 7. mechanical tests on miniaturized scale, 8. structure of liquid metals and precursor effects of melting and solidification, 9. defects in the production of coins and medals of precious metals, 10. study of metallic artefacts of artistic and archaeological interest, 11. production and characterization of metal foams, 12. microstructural and mechanical characterization of Ti composites reinforced by SiC fibres, 13. preparation and characterization of thick tungsten coatings on Cu alloys for applications in future nuclear fusion reactors, 14. study of multilayered CrN/Cr/CrN coatings deposited by PVD on steel substrates. He has been involved in several projects of base and industrial research supported by both public and private funds. Some of the most relevant are listed below. As investigator he took part in: 1. 1982-1984 Project “Experiment ES 311 A-B”- Funded by ESA (European Space Agency). The activity has been developed at the Physics Institute of Bologna and at DFVLR Laboratory in Porz-Wahnheim (Colonia). The experiment, carried out in Spacelab-1 Mission, was the first italian experiment in the space. It consisted in melting and solidificating metallic alloys under microgravity condition. It showed the differences between solidification structures obtained in earth environment and in microgravity. 2. 1984-85 Project CNR-MET "Microstructural evolution during forming of dual phase steels"- Funded by CNR (National Research Council). The microstructural features of dual phase steels in as-quenched condition and after heat treatments have been investigated by X-ray diffraction. It was shown that carbon partition in the phases (martensite and ferrite) and its interaction with dislocations are of fundamental importance for the mechanical properties. 3. 1984-85 Project CNR-MET "Explosive pressing and hot isostatic pressing. Microstructural Study"- Funded by CNR (National Research Council). The behaviour of several metals deformed with slow (hot isostatic pressing) and high (esplosive pressing) strain rate has been investigated. Results permitted to understand physical and microstructural mechanisms of these processes of plastic deformation. 4. 1987-1991 1st Project CNR-MSTA "Recovery of internal stress due to fiber-matrix interaction in composites of Al with different dispersoids (SiC, Al2O3)". Funded by CNR (National Research Council). Stresses due to fiber-matrix interaction have been investigated in composites with Al matrix and the heat treatments suitable to get their recovery have been found. As first investigator he took part in: 1. 1997-2000 2nd Project CNR-MSTA “Fatigue behaviour of metal matrix composites”- Funded by CNR (National Research Council). The conditions for nucleation and propagation of fatigue cracks in composites with Al matrix have been investigated. On the basis of experimental results, titanium thin coatings have been deposited by sputtering on the composite surface and it was observed that coatings permit to prolong the fatigue life up to 10 times, also in tests at high temperature. 2. 1997-2000 Project CNR-BC “Innovative methodologies for 3D survey of metallic artefacts of historical and artistic interest”- Funded by CNR (National Research Council). For manufacturing the copy of the equestrian statue of Marco Aurelio, in cooperation with the Italian Mint, chemical and structural analyses have been performed on the parts of horse and rider, obtained by foundry. The examination represented a preliminary check to assess the possibile presence of defects in the castings before welding operations. 3. 1997-2000 Project CNR-BC “Analytical and microstructural characterization of metallic artefacts of archaeological, historical and artistic interest, kept indoor and outdoor, and evaluation of the suitable methodologies of preservation“- Funded by CNR (National Research Council). Phoenician-punic artefacts made of gold and silver (from Ibiza Museum-Spain) have been investigated to find the working technique used to produce them. Moreover, corrosion processes of ancient metals kept in different environmental conditions have been simulated by means of experiments carried out on modern alloys using a climatic camera. 4. 1986- 2005 Projects “Study of radiation damage resistance of chromium martensitic steels for structural applications in future nuclear fusion reactors”- Funded by ENEA (Italian National Agency for New Technologies, Energy and Environment). Chromium martensitic steels of interest for structural applications in future nuclear fusion reactors have been studied paying particolar attention to the swelling and the increasing of the ductile to brittle transitino temperature following neutron irradiation. In fusion reactors structural materials will be exposed to intense neutron radiation with a hard component (14 MeV) in the spectrum. Therefore, the formation, growth and coalescence of elium bubbles represents a serious problem because it involves dimensional instability of mechanical parts and finally their rupture. The microstructural evolution of steels with different chromium content, quenched with increasing cooling rates, after heat treatments up to 700°C has been investigated by XRD, scanning and transmission electron microscopy, internal friction measurements. It was found that internal stresses remain also after prolonged time of heating at 700°C which drastically reduce the density of defects, like dislocations and sub-grains. The internal stresses, due to the formation of contiguous zones with different chromium contents, can explain the high swelling resistance of these alloys since they favour helium bubble nucleation and hinder their growth and coalescence. An important result was the discovery of C-Cr aggregates, the study of their characteristics, evolution which influences phenomena, like embrittlement, carbide precipitation and hydrogen attack. 5. 1994- 2005 Project “Design and production of an apparatus for indentation tests on small scale employing a cylindrical punch” Funded by ENEA (Italian National Agency for New Technologies, Energy and Environment). The apparatus FIMEC has been designed and produced. It permits to perform instrumented indentation tests on metallic materials, also after neutron irradiation (in hot cell). The specific characteristic of the instrument is the flat top cylindrical punch (diameter in the range 0.5-2 mm). The test is local and non-destructive. It gives elastic modulus, yield stress and an indication of the ductile to brittle transitinon temperature for the materials which exhibit such phenomenon. The apparatus can operate at different temperatures from -196°C to 600 °C. The research led also to develop a portable FIMEC machine, which has been patented. 6. 1998-2000 Project “XRD study of structures of liquid metals with controlled convective motions”-Funded by ASI (Italian Space Agency). Melting and solidification of several pure metals and alloys have been investigated by means of X-ray diffraction (XRD). Correlations between solid and liquid structures have been described. The same experiments should be repeated in the future aboard the I.S.S. (International Space Station) under microgravity conditions. 7. 2002-2004 Project “Analysis of defects in coins of precious metals”- Funded by the AUSTRIAN MINT. The nature of different defects (spots of different color) present on medals and coins of gold, silver and their alloys produced by the Austrian Mint has been investigated. The causes of defects in the production process have been identified and removed. 8. 2002-2004 Project “New process for the production of sintered friction materials of high performances for automotive applications”- Funded by FEDERAL MOGUL. The optimal conditions for compacting and sintering different powder mix used by the company for producing friction materials have been investigated and found. 9. 2002-2003 Project “New process of liquid forging for the production of aluminium components with high mechanical performances”- Funded by ZANUSSI METALLURGICA. The technique of pin squeeze casting for producing mechanical parts in aluminium alloys has been investigated. After designing and constructing some prototypes of reduced size, an industrial machine has been produced. 10. 2003-2004 Project PRIN-MIUR “Deformation of fcc metals by small esplosive charges” (scientific head of the operative unit of Rome-Tor Vergata). Deformation mechanisms of fcc metals subjected to explosions with small charges have been examined by considering several materials and different sample-charge distances. It was found that the specific behaviour of a fcc metal mainly depends on its stacking fault energy. The results can be useful to reckognize the effects on a given metal of a unknown esplosive event. 11. 2003-2004 Project “Process innovation for the production by squeeze-casting of parts in Al alloy”- Funded by NUOVA RENOPRESS. The research permitted to develop Al alloys of modified composition for die-casting. 12. 2004-2005 Project “Innovation of the production process of aluminium die-cast components of complex geometry and large size”- Funded by SIMI. The local mechanical properties of parts of complex shape obtained by die-casting have been determined by FIMEC indentation tests. The mapping of mechanical characteristics permitted to modify the process parameters in order to improve the quality of products. 13. 2004-2005 Project “Production of coins of high security standards”- Funded by TRAFIME. A new methodology for producing coins of higher security standards has been developed. The characteristics of coins are of difficult reproducibility by counterfeiters. The method, which has been patented, is based on the uncommon resistive and magnetic properties of the metal, the coins are made of. The desired properties are obtained by careful tayloring of alloy composition in the case of copper alloys and by thermo-mechanical treatments in the case of austenitic steels. 14. 2006-2007 Project PRIN-MIUR “Characterization of metallic nanopowder sintered materials produced by Spark Plasma Sintering” (scientific head of the operative unit of Rome-Tor Vergata). The properties of SPS nanopowder sintered materials have been studied by FIMEC indentation and measurements of internal friction and dinamic modulus. Different powder mix compositions and process parameters have been considered. 15. 2006-2008 Project “Microstructural evolution of Ni-base superalloys for high-temperature applications: effects on mechanical behaviour, deformation mechanisms and damaging”-Funded by CSM. The research, which is now underway, aims to identify treatments suitable to guarantee the microstructural stability of Ni-base superalloys during service life. Experiments are carried out on single crystal, grain oriented and equiaxed alloys. 16. 2007-2008 Project “Study of brazing alloys for joining heating elements to plates”-Funded by STAB. The target of the research is the developing of new brazing alloys for joining dissimilar materials, in particular austenitic stainless steels and copper alloys. The new alloys should be cheaper than those currently in use and guarantee the same mechanical performances. Author of about 350 papers published in italian and international journals and 12 books.
Author of the following patents: 1- Portable FIMEC apparatus for indentation tests with cylindrical punch; 2- Production process of coins with high security standards by using materials of controlled magnetic permeability.
2002-2011- Coordinator of the PhD Programme of Materials Engineering at the University of Rome-Tor Vergata.
2012-2019- Coordinator of the PhD Programme of Industrial Engineering at the University of Rome-Tor Vergata.
President of the Center "Physical Metallurgy and Materials Science" of AIM (Italian Metallurgy Association).
2014-2021- President of Comet, council of italian academics of metallurgy.
Referee of international scientific journals. Member of the scientific panel of "La Metallurgia Italiana" and Metals.
Member dell' international advisory board of the conference THERMEC.
Member of the organizing committee of the international conference ICIFMS-15 (15th International Conference on Internal Friction and Mechanical Spectroscopy), Perugia 2008.
Referee of scientific and industrial research projects.