Descrizione del modulo "Tecnologia e sviluppo di materiali metallici semilavorati, leghe a memoria di forma e di componenti funzionali per applicazioni di energetica e nel settore trasporti (ET.P06.007.003)"

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  • Descrizione del modulo "Tecnologia e sviluppo di materiali metallici semilavorati, leghe a memoria di forma e di componenti funzionali per applicazioni di energetica e nel settore trasporti (ET.P06.007.003)" (literal)
Tematiche di ricerca
  • Sviluppo di leghe a memoria di forma a base di NiTi, e sistemi con alte temperature di trasformazione Cu-Zr e Ni-Ta, per la realizzazione di elementi attivi per applicazioni in diversi settori tecnologici. Sviluppo di nuove leghe per la realizzazione di dispositivi, impiantabili biodegradabili, costituiti da elementi metallici ad elevata biocompatibilità (base Fe, base Mg e base Zn) Leghe per assorbimento/rilascio di idrogeno. Leghe a base Ti e Hf per lo stoccaggio d'idrogeno mediante la formazione di idruri metallici. Sviluppo di tecniche per la produzione di leghe metalliche porose. Tali sistemi offrono elevate caratteristiche strutturali (di leggerezza) e funzionali. Tecniche di sintesi: i) infiltrazione di space holder; ii) Self Propagating High Temperature Synthesis (sHS). Sviluppo di attrezzature per trattamenti termici componenti a bassa dimensionalità attraverso riscaldamento laser e trattamenti di educazione di fili SMA mediante impulsi elettrici. (literal)
Competenze
  • Verranno impiegate le peculiari competenze metallurgiche sviluppate presso lo IENI Lecco, sia di sintesi di leghe metalliche con elevato grado di purezza ed omogeneità composizionale, sia di deformazione a caldo ed a freddo per l'ottenimento di semilavorati (barre, lamine, fili). Per la produzione dei composti metallici, la sperimentazione si avvale di tecnologie fusorie ad arco di plasma (PAM), ad induzione magnetica sotto vuoto (VIM) ad arco elettrico (VAR) con capacità produttive limitate ad una produzione scala pilota. I semilavorati saranno processati attraverso procedure di laminazione, trafilatura oltre a lavorazioni per asportazione di truciolo. Il conferimento delle proprietà funzionali, richieste al materiale, si ottiene attraverso opportune procedure termo-meccaniche (sequenze di trattamenti termici in atmosfera controllata e in condizioni di sforzo applicato). Saranno potenziate le tecniche SHS per la produzione di materiale poroso sfruttando, in sinergia, le decennali esperienze di IENI Milano. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • - Campioni di leghe SMA ad elevata temperatura- Attuatori per sistemi a temperature 100°-200°C - Leghe Zn-Mg e Fe-Mn con elevate carratteristiche di corrosione in ambiente fisiologico. - Metalli porosi: filtri, elettrodi con elevate capacità di attivazione, componentistica per catalisi, elementi strutturali leggeri. Vengono impiegati quali elementi strutturali ( e resistenti all'urto) resistenti in componenti aeronautici e automobilistici. - Elementi compositi ad elevato fattore di smorzamento per settore trasporti - Processi di taglio LASER il fibra (literal)
Tecnologie
  • E' prevista l'analisi numerica e di modellazione mediante COMSOL di fenomeni legati all'effetto di memoria di forma di fili sottili in differenti configurazioni di ciclaggio termo-meccanico (orizzontale e verticale). (literal)
Obiettivi
  • - Ottimizzazione delle procedure per la realizzazione di schiume metalliche con porosità controllata - Nuove leghe bioriassorbibili. - Fabbricazione di un componenti integranti elementi a memoria di forma in grado di ridurre drasticamente le frequenze di vibrazione - Preparazione di campioni di leghe a memoria di forma con elevate temperature di trasformazione - Allestimento di un laboratorio di misure termo-fisiche per la caratterizzazione dei materiali prodotti. - Ottimizzazione procedure per il trattamento termico LASER localizzato. - Sviluppo di competenze ed aquisizione della tecnica di sintesi Selective Laser Melting (SLM) (literal)
Stato dell'arte
  • L'aumento delle temperature di trasformazione promuove l'applicazione delle leghe SMA come attuatori in numerosi settori quali: motori, turbine. Il controllo attivo e passivo delle vibrazioni si ottiene con l'impiego di sensori/attuatori ed elementi ad elevata dissipazione. E' stato dimostrato che le leghe SMA possiedono fattori di smorzamento di un ordine di grandezza superiore ad altri metalli. Leghe metalliche porose sono commercialmente prodotte seguendo diversi approcci di sintesi; tuttavia, la sintesi con infiltrazione mediante riscaldamento e raffreddamento rapido risulta innovativa e pochi lavori sono riportati in letteratura. Le sperimentazioni preliminari presso lo IENI hanno dato risultati incoraggianti su sistemi Cu , CuAl e CuZnA. Nel settore degli attuatori è consolidata una tendenza verso la realizzazione di nuovi componenti con un elevato grado di funzionalità in spazi sempre più ristretti. Questo porta alla miniaturizzazione di sistemi capaci di integrare più funzioni quali: sensore, attuatore, sensore/attuatore anche attivi (Smart Materials). Fra i materiali proposti le leghe SMA offrono eccellenti performance per lo sviluppo di componenti su scalo micro/meso. (literal)
Tecniche di indagine
  • Il materiale, sia durante le fasi di processo, sia sul semilavorato o componenti finale, sottoposto ad analisi attraverso le tecniche d'indagine disponibili: morfologica e composizionale (SEM, EDS), microstrutturale (XRDP, EBSD), termo-calorimetrica (DSC, DMA, DTA) , meccanica (stress-strain, funzionale, isteresi), elettrica e metallografica. Potenziamento tecniche di caratterizzazione elettrica con sensibilità (nV , 100pA) per misure di resistenza e resistività anche per basse temperature. Sviluppo di procedure per la caratterizzazione metallografica ad elevata risoluzione FEM SEM per leghe metalliche ed indagini EBSD per leghe a base di NiTi a memoria di forma. (literal)
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