Tesi di laurea

Schiume metalliche in acciaio inossidabile

schiuma metallica SEM

Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo la ricerca di una lavorazione delle schiume metalliche in acciaio inossidabile economica, partendo dal metallo in polvere.
Esistono molti metodi per produrre schiume metalliche che influenzano direttamente le caratteristiche del materiale. Tra le più significative sono la dimensione media delle celle e la densità della schiuma. La prova che valuta la stabilità sotto carico di una schiuma metallica è la prova di compressione. Tale test statico caratterizza la schiuma nella maggior parte dei suoi aspetti. I risultati della prova sono stati utilizzati per graficare l’andamento della deformazione in funzione del carico applicato.

trazione provino di schiuma metallica

Sono state analizzate tecnologie alternative di produzione delle schiume, tramite prove di compattazione e schiumatura con acido fosforico. Sono state effettuate prove di compressione sui campioni realizzati ed analisi micrografiche.

Il processo SRFS (Slip Reaction Foam Sintering) consente di ottenere schiume di acciaio con strutture porose, dosando al meglio le quantità di silice, di acido fosforico e di acqua distillata. L’acido fosforico, in forma di sale, funge da agente schiumante. Reagisce con l’acqua e produce delle bolle di idrogeno che rimangono intrappolate nella struttura. Tali bolle vanno poi a costituire le porosità del materiale stesse.

Dalla reazione tra l’acido fosforico e il ferro contenuto nell’acciaio si generano fosfati. Tali elementi impediscono alle bolle di idrogeno di fuoriuscire dalla struttura. Il preparato viene quindi sottoposto a sinterizzazione in un forno ad atmosfera controllata.

Prova di compressione

La prova di fondamentale importanza per la caratterizzazione della stabilità meccanica del materiale analizzato è la prova di resistenza alla compressione e deformazione. Le schiume ad alta densità presentano fasi di plateau più limitate e con meno oscillazioni. Quelle a minore densità presentano generalmente spostamenti maggiori.

schiuma metallica

Le schiume sono state analizzate anche al microscopio elettronico SEM (Scanning Electron Microscope). Tali analisi hanno permesso di ricavare dati interessanti sulla relazione tra la struttura interna ed il comportamento meccanico del materiale.

La densità influisce sulle prestazioni a livello ingegneristico. Le schiume metalliche in acciaio inossidabile infatti aumentando notevolmente la resistenza. A livello energetico, l’analisi dei dati sperimentali ha rilevato che una composizione maggiore di acqua incrementa la capacità della schiuma di assorbire energia, mentre il silicio crea effetti totalmente opposti.

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