Potenziale aumento delle caratteristiche meccaniche di recenti

leghe di magnesio da fonderia

Mario Rosso a,Ildiko Peter a,Christian Castella a, Giuseppe Riontino b, Roberto Doglione b,

a Politecnico di Torino, Department of Applied Science and Technology, Institute of Science & Engineering of Materials for the Innovative technologies, ALTO – Metallurgy Group; Alessandria Campus & Torino Corso Duca degli Abruzzi, 24, 10129 - Torino- Italy

b Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali

Introduzione

a) http://www.keytometals.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=ktn&NM=246

a

Applicazioni leghe di Mg

elevata resistenza specifica;

buona lavorabilità;

buona colabilità;

leggerezza

Componenti in lega di Mg

sono circa 33% più leggeri

di quelli in lega di Al e circa

il 75% più leggeri di quelli

in acciaio.

Introduzione

Applicazioni leghe di Mg

a

Turboventola

Scatola trasmissione

Gear box b

c

a-b-c Magnessium Elktron

Introduzione

Designazione leghe di Mg

Leghe studiate

WE43

Composizione chimica % in peso

Elementi

Mg Y Nd Altre terre

rare

Zr

bal. 4.2 2.3 1 0.6

Solubilizzazione: 525

C x 8 h

Tempra: in acqua calda (60-80

C)

Invecchiamento: 220

C x 16,32,64 e 128 h T6-A

250

C x 16,32,64 e 128 h T6-B

TRATTAMENTI TERMICI T6 EFFETTUATI

Aumenta N°Reynolds migliora il trasporto di calore

N

Reynolds = ρ v D/ µ

ρ densità

v velocità

D dimensione caratteristica

del campione

µ viscosità

Leghe studiate

EV31

Composizione chimica % in peso

Elementi

Mg Nd Gd Zr Zn

bal. 2.8 1.4 0.5 0.3

TRATTAMENTI

TERMICI T6

EFFETTUATI

Solubilizzazione: 520°c x 8h Tempra: in acqua calda (60°C) Invecchiamento: 200°C x 16 h

Solubilizzazione: 520°c x 8h Tempra: in acqua calda (60°C) Invecchiamento: 180 x 20 h

T6-1 T6-2

Invecchiamento: 200°C x 10,30,60,120,300,600,960 min

Caratterizzazione

Microstrutturale Meccanica

• Microscopio ottico (OM)

•Microscopio elettronico a scansione (SEM)

• Prove di microdurezza Vickers

Carico applicato:1 Kg

Tempo di applicazione del carico:15 s

Caratterizzazione Microstrutturale

Lega WE43

200x

500x

Caratterizzazione Microstrutturale

Lega WE43

I composti Mg - terre rare, sono

composti stabili, che si formano a

bordo grano e permettono di

migliorare la resistenza al creep.

Mg12(RE)

Mg14Nd2Y

Caratterizzazione Microstrutturale

Lo Zr viene utilizzato come affinante di grano nelle

leghe di Mg. Attraverso una reazione peritettica partendo

da liquido e Zr che agisce da nucleo per i grani:

Liq + Zr SS α ricca di Zr

Prove microdurezza Vickers

Lega WE43

Solubilizzazione: 525

C x 8 h

Tempra: in acqua calda (60-80

C)

Invecchiamento: 220

C x 16,32,64 e 128 h

T6-A

250

C x 16,32,64 e 128 h

T6-B

Temperature di invecchiamento più elevate permettono di raggiungere prima il picco di

durezza, ma il picco presenta una altezza inferiore rispetto a quella raggiunta con

temperature di invecchiamento inferiori.

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

1 10

Mic

rod

ure

zza H

v

Log t invecchiamento

Trattamento termico T6-B

Trattamento termico T6-A

Caratterizzazione Microstrutturale

EV31

200x

1000x

Mg Nd Gd Zr Zn

bal. 2.8 1.4 0.5 0.3

Caratterizzazione Microstrutturale

EV31

I composti Mg - terre rare, sono

composti stabili, che si formano a

bordo grano e permettono di

migliorare la resistenza al creep.

Mg12(RE)

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

1 10

Mic

rod

ure

zza H

v

Log t invecchiamento

Prove microdurezza Vickers

EV31

Trattamento termico T6-1

Grazie al trattamento termico T6-1 si raggiunge un massimo di durezza dopo circa 120 min

di trattamento termico. Le proprietà però aumentano ulteriormente, raggiungendo il

massimo valore dopo 16 h d’invecchiamento artificiale.

Prove microdurezza Vickers

EV31

Il trattamento termico T6-1 consente di ottenere un valore di

microdurezza Vickers di circa il 10% superiore a quello

raggiunto con il trattamento termico T6-2.

Solubilizzazione: 520°c x 8h Tempra: in acqua calda (60°C) Invecchiamento: 180 x 20 h

Solubilizzazione: 520°c x 8h Tempra: in acqua calda (60°C) Invecchiamento: 200°C x 16 h

Conclusioni LEGA WE43

• Contiene i composti Mg12(RE) e Mg14Nd2Y a bordo grano che consentono

di ottenere elevata resistenza al creep;

• Le proprietà meccaniche più elevate si ottengono attraverso il trattamento

termico T6-A, condotto utilizzando i seguenti parametri

Solubilizzazione: 525

C x 8 h

Tempra: in acqua calda (60-80

C)

Invecchiamento: 220

C x 32 h

LEGA EV31

• Contiene i composti Mg12(RE) bordo grano che consentono di ottenere

elevata resistenza al creep;

• Il trattamento termicoT6- 1consente di ottenere proprietà meccaniche

superiori rispetto al trattamento termico T6-2;

• Le migliori proprietà meccaniche si ottengono grazie al trattamento

termico T6-1

Solubilizzazione: 520

c x 8h

Tempra: in acqua calda (60

C)

Invecchiamento: 200

C x 16h

GRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONE