Sviluppo e caratterizzazione della lega Inconel 625 modificata con l'aggiunta di Ti6Al4V prodotta tramite Selective Laser Melting = Development and characterisation of Inconel 625 alloy additioned with Ti6Al4V processed by Selective Laser Melting

Inconel 625 (IN625) è una superlega di Ni rafforzata per soluzione solida e, tramite opportuni trattamenti termici, per mezzo della precipitazione della fase intermetallica γ''(Ni3Nb) e diversi tipi di carburi. Questa lega presenta eccellenti caratteristiche di resistenza a ossidazione e corrosione (fino a circa 1000°C) combinate a elevate performance meccaniche per temperature fino a 650°C. La lega IN625 viene tipicamente usata per applicazioni nei settori aerospaziale, automobilistico e petrolchimico dove sono richiesti, oltre a materiali altamente performanti, componenti di alta precisione. Le buone caratteristiche di saldabilità della lega IN625 la rendono particolarmente adatta per la produzione di componenti tramite Selective Laser Melting (SLM): una tecnologia di additive manufacturing basata sulla fusione selettiva di strati di polvere tramite un fascio laser. Questa tecnologia permette di ottenere componenti con forme complesse in un unico step produttivo. L’elevata velocità di raffreddamento del processo SLM (106 K/s) genera microstrutture dendritiche molto fini, induce elevati stress residui e riduce la precipitazione di fasi secondarie ed eventuali segregazioni. Tuttavia, la microstruttura dei componenti SLM allo stato as-built non è adatta per applicazioni alle alte temperature. Opportuni trattamenti termici si rendono necessari per promuovere ricristallizzazione, ridurre le tensioni indotte dal processo ed eliminare le segregazioni chimiche promuovendo una precipitazione omogenea delle fasi rafforzanti. In questo studio, campioni di IN625 prodotti tramite SLM sono stati confrontati con provini fabbricati con i medesimi parametri di processo utilizzando polveri della lega IN625 modificate con l’1% in peso di polveri di Ti6Al4V. La lega modificata (denominata IN625+) è stata concepita con lo scopo di ottenere un materiale con le stesse caratteristiche di resistenza all’ossidazione e corrosione, ma con maggiori proprietà meccaniche rispetto alla lega standard per via di una maggiore formazione di precipitati. La caratterizzazione dei campioni prodotti con i due materiali è stata condotta mediante microscopia (ottica e elettronica), analisi EDS, prove di durezza Brinell e analisi XRD. I provini in lega IN625 e IN625+ sono stati confrontati nello stato as-built, solubilizzato (1150°C/2h), solubilizzato e invecchiato (700°C/8h) e dopo invecchiamento diretto (700°C/8h). Le analisi dei campioni nello stato as-built hanno evidenziato che la finestra di processabilità dei due materiali è la medesima. L’aggiunta di Ti6Al4V non altera le caratteristiche di saldabilità della lega IN625, tuttavia è stata riscontrata la presenza di alcune particelle di Ti6Al4V non completamente fuse nei campioni as-built della lega modificata. Per la lega IN625+, il trattamento termico di solubilizzazione porta in soluzione solida eventuali aggregazioni di Ti6Al4V presenti nello stato as-built e il successivo trattamento termico di invecchiamento causa una maggiore precipitazione di fasi rispetto alla lega base sottoposta ai medesimi trattamenti termici. Ciò comporta che la lega invecchiata di IN625+ ha una durezza del 17% più alta rispetto alla lega invecchiata di IN625. Inoltre, anche il trattamento termico di invecchiamento diretto mostra un valore più alto di durezza (circa del 15%) rispetto ai campioni di IN625 sottoposti allo stesso trattamento. Questo è dovuto alla formazione di un maggior numero di precipitati in aree ricche di Ti6Al4V.