Sviluppo di sistemi Molibdeno-Silicio prodotti tramite Electron Beam Powder Bed Fusion = Development of Molybdenum-Silicon system produced by Electron Beam Powder Bed Fusion

I Siliciuri di Molibdeno rappresentano una classe di materiali ad alte prestazioni, particolarmente adatti per applicazioni in ambienti ad elevata temperatura, quali quelli aerospaziali ed energetici. L’interesse verso questi sistemi deriva dalla combinazione di elevate proprietà meccaniche, buona conducibilità termica e resistenza all’ossidazione ad alta temperatura. Nonostante le proprietà favorevoli, la lavorabilità di questi materiali mediante tecnologie tradizionali risulta fortemente limitata a causa della bassa duttilità a temperatura ambiente, della fragilità intrinseca delle fasi intermetalliche e dell’elevata propensione alla formazione di cricche durante la solidificazione. Il presente lavoro di tesi studia lo sviluppo dei siliciuri di molibdeno, realizzati tramite la tecnologia additiva di Electron Beam Powder Bed Fusion (EB-PBF). Questa tecnica, consentendo di operare in vuoto e con preriscaldamento controllato del letto di polvere, permette una significativa riduzione dei gradienti termici e dei difetti da solidificazione. Inoltre, la produzione del componente strato per strato permette di ottenere forme anche molto complesse in unico passaggio produttivo. Per questa ragione, la precisione del controllo energetico e la flessibilità del processo rendono l’EB-PBF una soluzione promettente per la fabbricazione di materiali ad elevato punto di fusione, difficilmente processabili con approcci convenzionali. I campioni sono stati prodotti aggiungendo al Molibdeno diverse concentrazioni di Silicio (2.5% at. e 16% at.), utilizzando la Freemelt ONE. La prima fase dello studio si è focalizzata su una valutazione preliminare della densità dei campioni prodotti, quantificandone successivamente i difetti di porosità e cricche, mediante preparazione metallografica seguita da analisi al microscopio ottica e software di elaborazione immagini. I campioni con la concentrazione di Silicio del 2.5% at. hanno evidenziato una densificazione superiore rispetto ai campioni con la concentrazione di Silicio del 16% at., i quali hanno mostrato una maggiore presenza di pori e cricche, a causa del più elevato contenuto di Silicio, che infragilisce il materiale. Successivamente è stata condotta una valutazione microstrutturale mediante l’identificazione delle fasi tramite analisi SEM-EDS e anche una valutazione preliminare delle proprietà meccaniche tramite la microdurezza Vickers. I campioni con una concentrazione di silicio del 2.5% at. hanno mostrato una durezza media compatibile con quella del molibdeno puro, indicando una struttura in cui la fase intermetallica è scarsamente presente. Viceversa, i campioni realizzati usando una concentrazione di silicio del 16% at. hanno invece evidenziato una durezza significativamente più elevata, in accordo con la formazione di siliciuri di Molibdeno (Mo3Si). Studi futuri possono essere correlati con l’aumentare la duttilità del materiale e ridurre la formazione di cricche, addizionando elementi chimici come Boro o Carbonio.