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Caratterizzazione meccanica di materiali innovativi per applicazioni strutturali

Microstrutture della superlega monocristallina a base nichel SMP14, dopo trattamento termico (a), e dopo 400h di creep a 1050°C/150 MPa
1) Microstrutture della superlega monocristallina a base nichel SMP14, dopo trattamento termico (a), e dopo 400h di creep a 1050°C/150 MPa
Micrografie al TEM di Nimonic 263 deformato a 700° C e 380 MPa; (a) bande di deformazione; (b) difetto d’impilamento in campo chiaro; (c) precipitazione a bordo grano
2) Micrografie al TEM di Nimonic 263 deformato a 700° C e 380 MPa; (a) bande di deformazione; (b) difetto d’impilamento in campo chiaro; (c) precipitazione a bordo grano
Micrografie al TEM di Nimonic 263 deformato a 900° C e 55 MPa: (a) e (b) particelle γ’ di diametro medio pari a ~250 nm e reticolo di dislocazioni con distanza tra i nodi pari a ~200 nm; (c) bordo grano bloccato da particella γ’ durante la migrazione
3) Micrografie al TEM di Nimonic 263 deformato a 900° C e 55 MPa: (a) e (b) particelle γ’ di diametro medio pari a ~250 nm e reticolo di dislocazioni con distanza tra i nodi pari a ~200 nm; (c) bordo grano bloccato da particella γ’ durante la migrazione
Microstruttura TEM di TiAl-8Nb dopo esposizione a 700°C e 350 MPa: (a) struttura di deformazione con elevata densità dislocativa e geminazione meccanica: asse di zona B = [0-11]; (b) particolare di figura (a) ad elevati ingrandimenti con evidenza del moto
4) Microstruttura TEM di TiAl-8Nb dopo esposizione a 700°C e 350 MPa: (a) struttura di deformazione con elevata densità dislocativa e geminazione meccanica: asse di zona B = [0-11]; (b) particolare di figura (a) ad elevati ingrandimenti con evidenza del moto
Struttura dislocativa nell’interno del grano della lega AISI 316L deformata a 1000°C con una velocità di deformazione pari a 0.006 s-1 alla deformazione equivalente di 0.09
5) Struttura dislocativa nell’interno del grano della lega AISI 316L deformata a 1000°C con una velocità di deformazione pari a 0.006 s-1 alla deformazione equivalente di 0.09
Analisi della nature delle pareti di strutture dislocative nella lega AISI316L deformata a 1000°C con una velocità di deformazione pari a 0.006 s-1 alla deformazione equivalente di 0.09
6) Analisi della nature delle pareti di strutture dislocative nella lega AISI316L deformata a 1000°C con una velocità di deformazione pari a 0.006 s-1 alla deformazione equivalente di 0.09
Identificazione della fase infragilente χ ed analisi delle relazioni cristallografiche della fase χ precipitata all’interfaccia di separazione fra la ferrite δ e l’austenite γ
7) Identificazione della fase infragilente χ ed analisi delle relazioni cristallografiche della fase χ precipitata all’interfaccia di separazione fra la ferrite δ e l’austenite γ

Le prestazioni sempre più esasperate richieste ai componenti operanti ad elevata temperature, in particolare nel settore dei motori turbogas, sia terrestri che aeronautici, richiedono lo sviluppo di nuovi materiali con elevata resistenza meccanica ed alla ossidazione.

Il gruppo Caratterizzazione Meccanica operante presso lo IENI, Sezione di Milano è impegnato nel campo delle leghe per applicazioni ad alte temperature dai primi anni ’70 ed ha maturato una notevole esperienza nella esecuzione di prove di creep, fatica oligociclica e termomeccanica e di propagazione di cricca. Una considerevole esperienza è stata inoltre accumulata nell’analisi microstrutturale e delle proprietà meccaniche di un’ampia gamma di materiali utilizzati per turbine a gas, in particolare superleghe a base nichel per camere di combustione, dischi, e palette sia mobili che fisse, ottenute sia con fusione convenzionale che con solidificazione direzionale, anche in forma monocristallina. Sono state inoltre studiate leghe di titanio resistenti al creep, leghe rinforzate con dispersione di ossidi (ODS) e, più recentemente, composti intermetallici a base TiAl.
I risultati sperimentali vengono utilizzati per l’attività scientifica, generalmente svolta nell’ambito di programmi nazionali ed internazionali, e principalmente indirizzata nelle seguenti tre linee:

  • Sviluppo di equazioni costitutive  in grado di descrivere il comportamento meccanico delle leghe studiate, pur risultando sufficientemente semplici da poter essere facilmente utilizzabili dal progettista di componenti
  • Supporto allo sviluppo di nuove leghe
  • Analisi dei meccanismi di danno e di deformazione nelle leghe sollecitate ad alta temperature

Come ricaduta del notevole numero di programmi scientifici svolti, il gruppo ha in dotazione un consistente parco di macchine per prove materiali e vanta una notevole esperienza nell’analisi dei risultati sperimentali che possono essere utilizzati sia per attività di ricerca innovativa che, specialmente negli ultimi anni, per soddisfare le richieste di industrie nazionali ed intenzionali.

Facilities

  • 3 macchine di prova elettroidrauliche fino a  250 kN per prove meccaniche in aria o vuoto fino a 1200°C
  • 4 macchine dir prova elettromeccaniche per prove meccaniche fino a  100 kN e 115°C 1150°C
  • 1 macchina per fatica rotante in aria fino a 980°C
  • 11 macchine di creep per temperature fino a 1150°C
  • Diffrattometro X SIEMENS D5000
  • Microscopio a scansione STEREOSCAN 430 LEO con spettroscopia a dispersione di energia EDS-INCA - Oxford Instrument
  • Microscopio elettronico a trasmissione  (TEM) JEM 2000FXII  JEOL con tensione di accelerazione di 200kV

Documents

Contracts

Principali attivita' a livello Internazionale

  • BE97-4650: MANUFACTURE OF DUAL ALLOY TURBINE ENGINE DISKS (MANDATE), Luglio 1998 – Dicembre 2002
  • EC Concerted Action COST522:ULTRA-EFFICIENT, LOW EMISSION POWER PLANT INTO THE 21ST CENTURY: WP 1.1 Blades and Vanes: High Temperature Mechanical Properties of Nickel-base Superalloys for Gas Turbine Blades, Project n° I 102, 1999-2003
  • EC Concerted Action COST522:ULTRA-EFFICIENT, LOW EMISSION POWER PLANT INTO THE 21ST CENTURY: WP 1.2 Blades and Vanes: Gamma TiAl, Project n° I 101, 1999-2003
  • EC 5th FP GROWTH :G5RD-CT-2002-00819: EXPANDING THE LIMITS OF SINGLE CRYSTAL SUPERALLOYS THROUGH SHORT CRACK FRACTURE MECHANICS ANALYSIS (SOCRAX), Dicembre 2002- Novembre 2006
  • EC Concerted Action COST 538: HIGH TEMPERATUE PLANT LIFETIME EXTENSION, 2004 - 2008
  • EC 6th FP IP IMPRESS – NMP3: INTERMETALLIC MATERIALS PROCESSING IN RELATION TO EARTH AND SPACE SOLIDIFICATION (IMPRESS), 2004 – 2009

Principali attivita' a livello nazionale

  • ANSALDO ENERGIA contratto: COMPORTAMENTO AL CREEP DI UNA LEGA PER DISCHI DI TURBINA, 2010- 2012
  • ANSALDO ENERGIA contratto: PANDA – COMPORTAMENTO AL CREEP, ALLA TMF ED ALLA LCF, DELLA SUPERLEGA A BASE NCHEL RENE’-80 PER PALETTE DI TURBINE A GAS INDUSTRIALI, 2005- 2009
  • AVIO SpA contratto: COMPORTAMENTO ALLA TRAZIONE, AL CREEP ED ALLA FATICA OLIGOCICLICA ED ANALISI MICOSTRUTTURALE DELLA SUPERLEGA A BASE Ni HAYNES 230, 2006-2008
  • EMA SpA contratto- FAR MITGEA: ANALISI DEL COMPORTAMENTO AL CREEP DELLA SUPERLEGA CMSX, 2006-2010
  • FIRB MITGEA contratto RBIP064N2X: STUDIO DI NUOVI MATERIALI PER TURBINE A GAS DI ELEVATISSIMA EFFICIENZA E RIDOTTO IMPATTO AMBIENTALE, 2007-2011
  • Mangiarotti Nuclear contract: VERIFICA DEGLI SFORZI RESIDUI CON LA TECNICA XRD, 2010- 2011

Contatti

  • Dr. Giuliano Angella, tel. +39 02 66173 327
  • Dr. Maurizio Maldini, tel. +39 02 66173 330
  • Dr. Dario Ripamonti, tel. +39 02 66173 323
  • Dr. Riccardo Donnini, tel. +39 02 66173 365
  • Davide Della Torre, tel. +39 02 66173 364
  • Tullio Ranucci, tel. +39 02 66173 401
  • Enrico Signorelli, tel. +39 02 66173 378
  • Dr. Valentino Lupinc (associato), tel. +39 02 66173 329

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