Mechanical Characterization and Post-Process Heat Treatment of Selectively Laser Melted AlSi10Mg

Molti ricercatori hanno portato avanti studi nel campo dell'additive manufacturing con l'obbiettivo di ottenere una caratterizzazione meccanica di varie leghe. Si è tuttavia potuto ottenere solo una limitata comprensione degli effetti dei parametri di processo e di differenti trattamenti post-fabbricazione, con il risultato di limitare il livello di fiducia nei progetti, in quanto il processo può essere caratterizzato da una significativa variabilità dei risultati. I dati ottenuti dalla comunità scientifica evidenziano come le prestazioni meccaniche di componenti prodotte tramite additive manufacturing possano essere migliorate tramite trattamenti termici ex-situ, i quali possono ridurre difetti e stress residui nel pezzo finito, restituendo proprietà comparabili con quelle di parti fuse o lavorate. Il presente lavoro di tesi si pone l'obbiettivo di ottenere una caratterizzazione meccanica della lega d'alluminio AlSi10Mg prodotta con SLM, confrontando gli effetti sulle proprietà meccaniche del materiale di diversi parametri di processo e di un trattamento termico di riduzione degli stress residui. Le parti stampate sono state soggette a una serie di esami, tra cui analisi chimiche, di densità, durezza e prove di trazione. Le superfici di frattura sono anche state oggetto di analisi con il microscopio elettronico a scansione (SEM). I risultati sperimentali hanno evidenziato come i componenti prodotti tramite SLM possono arrivare ad ottenere proprietà meccaniche comparabili con quelle di parti tradizionali prodotte tramite fusione. Tuttavia, le parti stampate presentano una forte anisotropia, dipendente dalla direzione di crescita del pezzo come testimoniato dall'allungamento, il quale risulta fino al 43.2% inferiore nei provini stampati lungo l'asse Z rispetto a quelli stampati nel piano XY. Dopo il trattamento di riduzione degli stress residui è stato possible ridurre l'anisotropia del materiale ed incrementare l'allunamento di almeno 80 punti percentuali. L'analisi frattografica ha mostrato una frattura duttile ed intergranulare, ma ha anche evidenziato come i risultati dei test a trazione siano altamente influenzati dai difetti interni.