Studio e caratterizzazione della superlega Inconel 939 processata tramite electron beam powder bed fusion = Study and characterization of the superalloy Inconel 939 processed by electron beam powder bed fusion

Il lavoro presentato in questa tesi è incentrato sullo studio e la caratterizzazione di una superlega a base di Nichel, denominata Inconel 939 (IN939) processata mediante la tecnologia di Additive Manufacturing basata su Electron Beam Powder Bed Fusion (EB-PBF). EB-PBF permette di processare materiale metallici che presentano un elevata sensibilità alla formazione di cricche e che presentano un elevata temperatura di fusione. Inoltre, le alte temperatura durante il processo aiutano a ridurre le tensioni residue che si generano durante la produzione. Inconel 939 è una superlega con un elevato tenore della fase di γ’ che conferisce elevate proprietà meccaniche ad alte temperature, come ad esempio le palette di turbina. Infatti, Additive Manufacturing è adatto per la produzione di componenti con forma complessa nel settore aeronautico e aerospaziale. L’utilizzo della tecnica EB-PBF permette di evitare la formazione di cricche e di raggiungere un buon tenore di densificazione. L’obiettivo principale consiste nell’analizzare diversi provini costruiti con diversi parametri di processo e analizzare anche la microstruttura e la durezza dei provini. In particolare, si sono analizzati provini costruiti con due diverse strategie di scansione, una che usa una sequenza di scansione a linee e un'altra che usa una sequenza di scansioni a punti. I campioni costruiti con la strategia a linee mostrano dei grani colonnari molto lunghi, mentre la strategia a punti permette di ottenere dei grani meno colonnari. Una simile variazione può avere impatti significativi sulle proprietà meccaniche del materiale. I campioni più densi sono stati studiati maggiormente tramite tecniche SEM in modo da studiare la formazione di seconde fasi. In fine, sono stati effettuati anche dei trattamenti termici di solubilizzazione e di invecchiamento per studiare l’evoluzione della microstruttura. Il trattamento di solubilizzazione risulta utile a dissolvere una parte delle seconde fasi anche se rimango dei carburi, specialmente lungo il bordo di grano. Il trattamento termico di invecchiamento aiuta a formare la fase γ’ che è la fase principale che aumenta le proprietà del materiale in temperatura. Le analisi sperimentali sono state confrontate con i dati disponibili in letteratura, mostrando la possibilità di variare la forma dei grani agendo direttamente sui parametri di processo in fase di stampa invece che successivamente con i trattamenti termici.