Ottimizzazione del processo Electron Beam Powder Bed Fusion per la lega CuCrZr = Electron Beam Powder Bed Fusion Process Optimization for CuCrZr Alloy

Ottimizzazione del processo Electron Beam Powder Bed Fusion per la lega CuCrZr Il lavoro di tesi effettuato approfondisce le tecniche di Additive Manufacturing (AM) applicate ai materiali metallici. I processi in questione consistono nella realizzazione di componenti mediante processi di aggiunta di materiale strato su strato. La tecnica utilizzata per la realizzazione dei provini è l’Electron-Beam Powder Bed Fusion (EB-PBF). Essa fa parte dei processi di fabbricazione additiva metallica a letto di polvere e sfrutta come sorgente energetica un fascio elettronico. L’elaborato ha come scopo l’investigazione delle proprietà di campioni realizzati in rame e sue leghe, in particolare è stata utilizzata la lega CuCrZr (C18150). Questo materiale rientra tra le precipitation hardenable alloys. Lo scopo risulta quindi essere la comprensione dei limiti di impiego della manifattura avanzata sul materiale, analizzando come i parametri di costruzione scelti influenzino la densità, la microstruttura e le proprietà meccaniche e termiche dei provini realizzati. Durante l’esperienza sono stati costruiti tre lotti diversi di campioni con lo scopo di ottimizzare i parametri di stampa e, di conseguenza, ottenere una densità relativa prossima al 100%. Sono state eseguite delle analisi sulle polveri scelte come input per la costruzione dei provini. Le prove effettuate hanno permesso di comprendere la composizione, la granulometria e la scorrevolezza delle polveri di CuCrZr. Per comprendere i risultati dell’ottimizzazione dei parametri di costruzione dei campioni sono state effettuate delle operazioni di taglio, inglobamento e lucidatura. I campioni lucidati sono stati osservati al microscopio ottico rovesciato. L’obiettivo di tale operazione è osservare la microstruttura dei campioni, ma anche di sfruttare le immagini nel software imageJ per calcolare la densità mediante analisi di immagine. L’altra metà dei provini, suddivisi durante l’operazione di taglio, è stata analizzata al picnometro per valutarne, anche in questo caso, la densità. I campioni sono stati attaccati chimicamente, per favorire le osservazioni e la determinazione della microstruttura. L'attacco più efficace utilizzato è stato un Electro etching. La microstruttura ottenuta è costituita da grani colonnari paralleli tra loro, ma posti perpendicolarmente rispetto alla direzione di costruzione dei provini. Oltre alle micrografie sono state effettuate delle indagini al SEM ed EDS, in modo da determinare la presenza di precipitati di Cr e Zr e la composizione dei provini prodotti. Successivamente sono stati eseguiti dei test di microdurezza per ricavare le proprietà meccaniche dei campioni ottenuti e l’influenza dei precipitati sulle stesse. La conclusione del lavoro è che non si è ancora giunti alla completa ottimizzazione dei parametri di costruzione. Questo si può affermare grazie alla determinazione della densità dei campioni e dalle micrografie effettuate, le quali hanno evidenziato la presenza di numerosi difetti. I più comuni sono stati: i pori, le cricche e numerose particelle di polvere non fusa (Lack of fusion).