Studio e caratterizzazione di materiali compositi a matrice metallica processati tramite fabbricazione additiva = Study and characterization of metal matrix composite materials fabricated by additive manufacturing processes

In vari settori ingegneristici vi è la crescente richiesta di materiali ad elevate prestazioni, in termini di elevate proprietà meccaniche a temperatura ambiente ed elevate temperature. Un materiale di particolare interesse risulta essere l’Inconel 625 (IN625), una superlega di nichel contraddistinta da un’eccellente resistenza alla corrosione e all’ossidazione fino a 1000°C. Allo scopo di migliorare le performance meccaniche della lega di IN625 è possibile aggiungere dei rinforzanti ceramici. Quindi, una soluzione è quella di considerare dei materiali compositi costituiti da una matrice in IN625 rinforzata con delle particelle ceramiche come, ad esempio, delle particelle di carburo di titanio (TiC) per aumentarne le proprietà meccaniche. Un'altra classe di materiali usati ad alta temperatura sono gli alluminuri di titanio (TiAl) che presentano una densità inferiore rispetto alle superleghe e possono essere utilizzati ad elevate temperature (comunemente intorno i 700°C). Analogamente si possono creare dei compositi a matrice TiAl per migliorarne le caratteristiche meccaniche. In particolare, per consentire la creazione di oggetti in forme complesse, i metodi di produzione tradizionali per i materiali metallici e compositi a matrice metallica possono essere sostituiti dai processi di Additive Manufacturing (AM), come ad esempio le tecniche Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) e Electron Beam Powder Bed Fusion (E-PBF). In questo lavoro di tesi, si è caratterizzato un composito a matrice IN625 caricato con l’1wt% di particelle sub-micrometriche di TiC realizzato tramite tecnica L-PBF. Sono stati inizialmente determinati i parametri di processo per ottenere un composito che presentasse bassa porosità, mantenendo un adeguata velocità di produzione. I campioni scelti sono stati quindi sottoposti a vari trattamenti termici allo scopo di valutare le variazioni microstrutturali e delle proprietà meccaniche in paragone con la superlega di base. L’inserimento delle particelle di TiC all’interno di una matrice di IN625 permette di aumentare le proprietà meccaniche del materiale, oltre che ritardare il processo di ricristallizzazione della superlega. Analogamente si è caratterizzato un composito a matrice TiAl rinforzato con l’1wt% di microparticelle di TiC realizzato tramite E-PBF. Sono state eseguite analisi dell’evoluzione microstrutturale del composito costruito per vari parametri di processo in paragone al materiale intermetallico TiAl. Successivamente si sono svolte delle analisi di microstruttura e durezza sui campioni, per valutare l’effetto dell’aggiunta delle particelle di TiC.