Progetto INSURFCAST

Innovative Surfaces for Superalloys Casting processes

Partecipanti:

www.icmate.cnr.it  
Istituto di Chimica della Materia Condensata e di Tecnologie per l’Energia, Unità di Genova

comatresearchgroup.unige.it  
Università di Genova, DCCI, Laboratorio COMAT (Computational Thermodynamics of Materials)

kit.lukasiewicz.gov.pl  
Łukasiewicz – Krakow Institute of Technology (già Foundry Research Institute)

specodlew.pl  
Specodlew LTD., Polonia

Durata:

4 anni  ( 1/10/2017 – 30/9/2021 )

www.era-learn.eu  
Progetto finanziato nell’ambito dell’azione EU-H2020 - ERA-LEARN, M-ERA.NET 2, Joint Call 2016, numero di riferimento: project4165

Descrizione generale e obiettivi

INSURFCAST mira a ideare e testare nuove combinazioni di superfici, materiali e procedure che consentano l'utilizzo di superleghe innovative per la produzione di palette di turbina a forma complessa mediante il processo di colata a cera persa (investment casting). In questo tipo di processi, il problema principale è dato dalle interazioni ad alta temperatura tra le superleghe liquide e i materiali ceramici che fungono da stampo o anima di colata.
L’obiettivo tecnologico principale di INSURFCAST è quindi ottimizzare i processi di colata prevedendo e risolvendo questi problemi interfacciali in modo da ridurre i costi dovuti a manufatti difettosi (es. inclusioni ossidiche nei manufatti, porosità, non conformità geometriche, ecc) o a operazioni di post-finitura.
Il Progetto coinvolge due laboratori di ricerca italiani (CNR-ICMATE e Università di Genova – Dipartimento di chimica) e uno polacco (Łukasiewicz – Krakow Institute of Technology) in sinergia con una industria di fonderia (Specodlew – Polonia).
I risultati verranno ottenuti grazie a esperimenti di bagnabilità, caratterizzazione di superfici e interfacce, modelli termodinamici e prove industriali con l’obiettivo di acquisire nuove conoscenze su:

  • Compatibilità fisico-chimica e meccanica tra materiali di stampo e superleghe liquide;
  • I fenomeni che controllano collettivamente le interfacce metallo/ceramico durante la fusione.

Attività principali CNR-ICMATE

  1. Coordinamento delle attività del progetto, diffusione dei risultati.
  2. Test di bagnabilità ad alta temperatura di superleghe liquide a contatto con materiali ceramici.
  3. Studio delle interazioni tra leghe liquide e ceramici usati per processi di colata.
  4. Caratterizzazione microstrutturale di superfici e interfacce.

Figura 1

Esempio di test di bagnabilità di leghe Ni-Al a contatto con ceramico refrattario di colata: a) goccia a 1500 °C; b) campione dopo test; c) cinetiche di bagnabilità

Figura 2

Microstruttura SEM di interfaccia dopo contatto lega liquida/ceramico

Figura 3

Analisi tramite profilometria 3D confocale di superficie di ceramico corroso da contatto con lega liquida

Figura 4

Esempio di diagramma di stato calcolato tramite CALPHAD: sezione isoterma del sistema ZrO2-Ni-Al a 1500 °C

Contatti

Fabrizio Valenza, CNR-ICMATE