Nuove leghe di alluminio per la lavorazione plastica ad alte temperature

Le leghe per lavorazione plastica sono lingotti o billette realizzati per processi di pressofusione a caldo o a freddo successivi. Gli esemplari in alluminio sono noti per l’elevata resistenza e facilità di lavorazione nell’ambito della creazione delle forme finali desiderate. Il progetto ALT, finanziato dall’UE, è stato concepito allo scopo di identificare nuove leghe in alluminio per lavorazione plastica adatte a utilizzi a elevate temperature.

Il consorzio ha riunito due istituti di ricerca, uno votato principalmente allo studio di materiali metallici non ferrosi e alla relativa caratterizzazione, e l’altro all’analisi dei processi di riciclo e di recupero dei metalli. Un produttore di leghe di alluminio ha completato la ricerca tecnica con uno studio degli aspetti correlati ai costi, all’ambiente e all’industrializzazione.

Gli scienziati hanno selezionato 24 diverse formulazioni di elementi in lega e le relative combinazioni mediante l’adozione del metodo Taguchi per la progettazione fattoriale degli esperimenti. È stata eseguita l’estrusione dei lingotti in lega per lavorazione plastica e i campioni sono stati sottoposti a test per la resistenza al calore. Questa metodologia consente di determinare il numero minimo di esperimenti necessari per fornire informazioni complete su tutti i fattori che influiscono sul parametro prestazionale, con l’obiettivo di creare un prodotto di elevata qualità a prezzi contenuti per il produttore. Risultati preliminari promettenti delle proprietà tensili sia a temperatura ambiente sia a 250 gradi Celsius hanno condotto alla selezione di due formulazioni finalizzate allo svolgimento di ulteriori prove. Si trattava in entrambi i casi di leghe di alluminio-rame (Cu) con un diverso contenuto di rame.

Durante il secondo anno di lavori, i due candidati più promettenti sono stati sottoposti a prove di formabilità, riciclabilità, scorrimento e resistenza tessile. In generale, le leghe di Al-Cu hanno generato risultati positivi rispetto alle altre leghe. Il trattamento termico ottimizzato ha garantito un miglioramento delle proprietà meccaniche.

In seguito a un processo di invecchiamento di 1 000 ore a 250 gradi Celsius, anche la resistenza è risultata leggermente superiore rispetto alla maggior parte delle altre leghe tradizionali, ad eccezione di una prestigiosa lega per lavorazione plastica e di una lega da pressofusione. Tuttavia, la resistenza massima prevista ha subito una riduzione dovuta alla formazione di una fase continua nei bordi intergranulari e si è inoltre scoperto che le leghe risultano essere più costose rispetto alla lega di riferimento. Futuri studi potenziali potrebbero essere incentrati sulle modifiche apportate al trattamento termico in vista di un ulteriore aumento delle proprietà meccaniche a temperature elevate.

L’iniziativa ALT ha condotto una valutazione completa di leghe di alluminio promettenti per i componenti degli aeromobili del futuro esposti a condizioni di impiego a elevate temperature. Una comprensione più approfondita del comportamento di queste leghe prodotte dalla metallurgia dei lingotti spiana la strada a ricerche future tese al potenziamento delle proprietà meccaniche e al contestuale abbattimento dei costi.