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Compositi a matrice ceramica rinforzati con fibre sono già attualmente utilizzati in componenti aerospaziali e la loro richiesta è in crescita poiché permettono la produzione di elementi strutturali  con proprietà migliori (ad es.bassa densità) con conseguente riduzione del consumo di carburante ed emissioni di CO2.

La grande sfida è sviluppare procedure di giunzione per brasatura di CMC e di ceramici a metalli e leghe. Per ottenere giunzioni efficienti ed affidabili si richiedono competenze in diversi campi di ricerca: modellizzazione termodinamica e ai principi primi;  scienza delle superfici; caratterizzazione micro strutturale; tecnologia di brasatura attiva; prove meccaniche; simulazione e modellizzazione del processo di fabbricazione.

In questo quadro, nell’ambito della call “FP7- Fabbrica del Futuro", è stato lanciato nel mese di ottobre 2013 il Progetto ADMACOM (3,9 Meuro), guidato da DISAT- Politecnico di Torino,  per sviluppare tecnologie di produzione innovative basate sul design avanzato delle interfacce e dei materiali di assemblaggio di componenti aerospaziali.

 

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Scopo principale del progetto è la definizione di nuove procedure di brasatura per unire materiali a base di SiC (CMC, SiC/SiC, C/SifC, C/C ) a leghe di titanio per la fabbricazione di componenti specifici di veicoli aerospaziali.

Il gruppo dello IENI-UOS di Genova ha un ruolo di primo piano nel progetto. Tale ruolo è incentrato su studi delle proprietà interfacciali dei sistemi metallo-ceramico, per fornire dati di bagnabilità e reattività interfacciale, procedure di giunzione e analisi di componenti brasati, partendo dalla modellizzazione termochimica dei vari sistemi solido-liquido.

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A tal fine, l'unità IENI, sulla base di una lunga esperienza relativa allo studio dei  fenomeni di bagnabilità e dei processi di giunzione di boruri, carburi e ossidi, sta lavorando su leghe di brasatura a base di Ta di nuova concezione e su nuovi processi di giunzione di ceramici a base SiC mediante Transient Liquid Phase Bonding.

A questo scopo, le attività seguono due linee principali:

1) un approccio sperimentale che utilizza tecniche specifiche volte a misurare le interazioni interfacciali a temperature elevate (fino a 1550 ° C) tra le leghe di brasatura fuse e i substrati di SiC;

2) la modellizzazione termodinamica dei fenomeni d’interazione, basata su metodi CALPHAD (in collaborazione con DCCI-UNIGE).

Le composizioni di lega e il  processo complessivo di brasatura per la produzione dei giunti vengono ottimizzati sulla base delle previsioni teoriche e dei risultati della sperimentazione in particolare per quanto riguarda la reattività solido-liquido ad alte temperature e le analisi microstrutturali dei componenti ottenuti.

Artini C., Muolo M.L., Passerone A., Valenza F., Manfrinetti P., Cacciamani G., Experimental investigations and thermodynamic modeling in the ZrB2-Ni section of the B-Ni-Zr system, Journal of Alloys and Compounds 592 (2014) 115-120.

Zhao S.T., Valenza F.,Liu G.W., Muolo M.L., Qiao Q.J., Passerone A., Surface characterization of Mo-implanted 6H-SiC by high temperature non-reactive wetting tests with the Ni-56Si alloy Ceramics International 40 (2014) 7227-7234.

Valenza F., Muolo M. L., Passerone A., Glaeser A. M. Wetting and interfacial phenomena in relation to joining of alumina via Co/Nb/Co interlayers Journal of the European Ceramic Society,  33 (3) (2013) 539 - 547. 

Passerone A., Valenza F., Muolo M. L. A review of transition metals diborides: from wettability studies to joining Journal of Materials Science,  47 (2012) 8275 - 8289. 

Liu G. W., Muolo M. L., Valenza F., Passerone A. Survey on wetting of SiC by molten metals Ceramics International,  36 (4) (2010) 1177 – 1188.

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