Effetti dei trattamenti termici sulla stabilità microstrutturale e sul comportamento meccanico ad alta temperatura della lega Ti6242 prodotta mediante LPBF = Heat Treatments effects on microstructural stability and high-temperature tensile behavior of Ti6242 alloy produced by LPBF

Il presente lavoro ha come obiettivo la caratterizzazione meccanica della lega di titanio Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti6242) prodotta mediante tecnologia additiva a letto di polvere con sorgente laser (Laser Powder Bed Fusion, LPBF). Questa lega, appartenente alla classe delle near-α, è largamente utilizzata nel settore aerospaziale grazie alla capacità di mantenere elevate prestazioni meccaniche fino a circa 540 °C, unendo resistenza meccanica, stabilità termica e buona resistenza alla corrosione. Il processamento di questa lega mediante tecnologia additiva LPBF ha suscitato grande interesse, in quanto consente la produzione diretta riducendo significativamente le operazioni post-lavorazione rispetto ai metodi convenzionali. La presente attività di ricerca si propone di mettere in relazione la microstruttura con le proprietà meccaniche a caldo, analizzando in particolare l’evoluzione del materiale in seguito a diversi trattamenti termici. In particolare, sono stati progettati trattamenti a singola rampa, con tempi e temperature di interesse industriale, al fine di trasformare la tipica microstruttura martensitica aciculare dello stato as built in configurazioni microstrutturali più stabili e differenziate. I campioni sono stati sottoposti a permanenze in aria a 750, 900 e 1050 °C per 2 ore, condizioni rispettivamente sub- e super-transus, al fine di indagare le trasformazioni di fase e la morfologia dei grani. L’analisi microstrutturale è stata condotta mediante microscopia elettronica a scansione, confrontando lo stato iniziale as built con i campioni trattati termicamente. Dal punto di vista meccanico, la caratterizzazione è stata sviluppata attraverso prove di microdurezza Vickers e prove di trazione eseguite sia a temperatura ambiente sia in condizioni di esercizio severo, in particolare a 500 e 650 °C. I risultati sperimentali sono stati confrontati con la lega Ti-6Al-4V (Ti64), utilizzata come materiale di riferimento per le leghe di titanio, nonché con dati reperiti in letteratura relativi a leghe di simil composizione testate con prove di trazione ad alta temperatura. Infine, per valutare la stabilità microstrutturale a lungo termine, sono stati condotti trattamenti di permanenza in forno a 500 e 650 °C per tempi prolungati (12, 24, 48 e 100 ore). L’analisi ha permesso di verificare l’eventuale insorgenza di fenomeni evolutivi microstrutturali, con lo scopo di fornire indicazioni utili in merito all’affidabilità del materiale in servizio.