Microstructural and technological optimisation of magnesium alloys

Il magnesio è uno degli elementi più presenti in natura ed è caratterizzato da una densità inferiore a quella dell'alluminio. Queste caratteristiche conferiscono grandi potenzialità alle leghe di magnesio, che quindi vengono impiegate in contesti particolari, quali ad esempio l'ambito militare e aerospaziale. Sebbene alcune leghe di magnesio, tra cui la AM60B, siano storicamente associate alla pressocolata, per tali applicazioni i componenti vengono realizzati attraverso il processo di colata in gravità, al fine di minimizzare il contenuto di difetti e conferire migliori caratteristiche meccaniche all'oggetto risultante. Proprio per il fatto che tale combinazione di lega e processo rappresenta una nicchia all'interno del panorama dei processi di fonderia, in letteratura si avverte la mancanza di contenuti specifici sulle potenzialità della lega AM60B colata in gravità. Ne consegue la volontà di contribuire a colmare tale lacuna, attraverso lo studio e l'innovazione del processo di colata in gravità di leghe leggere e, in particolare, di magnesio. A tal fine è stato analizzato l'intero processo, e con l'ausilio di software per la simulazione numerica del processo di colata ne sono state individuate le criticità e le variabili su cui intervenire per ottimizzarlo. I dati prodotti da tale analisi sono poi stati utilizzati per progettare e realizzare un impianto sperimentale, per la colata in gravità di leghe leggere da fonderia, in seguito utilizzato per la realizzazione di getti di riferimento aventi geometria a gradini, caratterizzati da peso e spessori tipici di alcune tipologie di componenti prodotti dall'industria aerospaziale. Con l'obiettivo di mettere in relazione i parametri di processo, la microstruttura risultante e le proprietà finali dei getti realizzabili attraverso tale processo, sono stati ricavati e analizzati numerosi campioni in lega di magnesio AM60B. Alle prove di trazione su provette ricavate da tali campioni sono seguite indagini metallografiche, con lo scopo di ottenere sia una caratterizzazione meccanica sia una caratterizzazione microstrutturale, relativamente ad ogni spessore dei getti e quindi in funzione delle diverse condizioni di raffreddamento. I dati così raccolti sono stati successivamente elaborati e confrontati con quelli risultanti dalla simulazione numerica dell'intero processo, permettendo di stabilire un modello previsionale delle caratteristiche finali, di getti in lega di magnesio AM60B colati in gravità, conoscendo solamente i parametri di processo. E' stato quindi formulato un protocollo operativo per la produzione, la caratterizzazione e la previsione delle proprietà finali di getti in lega leggera colati in gravità, adattabile a geometrie più complesse ed estendibile a livello industriale