Riassunto analitico
Negli ultimi due decenni il concetto delle leghe ad alta entropia è stato ampiamente studiato, ottenendo nuove leghe in grado di fornire eccellenti proprietà come tenacità a frattura, resistenza a fatica, resistenza a corrosione, a usura e a ossidazione. Per questo motivo, numerosi ricercatori stanno cercando di applicare queste nuove leghe sotto forma di rivestimenti depositati mediante diverse tecniche. Fra queste, una delle tecniche più promettenti per la realizzazione di rivestimenti a base HEA è risultata essere la termospruzzatura, tanto che allo stato attuale esiste una discreta quantità di dati riguardanti rivestimenti HEA termospruzzati.
In questo senso, nella presente tesi sono stati studiati tre diversi rivestimenti HEA ottenuti mediante termospruzzatura, più precisamente attraverso la tecnica High-Velocity Oxygen Fuel. In particolare, sono stati caratterizzati due rivestimenti HEA e un rivestimento composito con matrice HEA e rinforzo in TiC. Lo scopo è quello di valutare la natura delle fasi e le proprietà meccaniche degli stessi, in modo tale da raccogliere dati necessari al progetto CoBRAIN, il quale mira a individuare soluzioni più sostenibili rispetto ai tradizionali rivestimenti basati sul sistema WC-Co, identificando sia leganti alternativi al cobalto sia fasi dure alternative al carburo di tungsteno.
I rivestimenti in oggetto sono stati depositati mediante la tecnica di termospruzzatura HVOF
Il presente studio è stato effettuato tramite analisi XRD delle polveri e dei rivestimenti ottenuti per verificare che durante il processo di deposizione non siano avvenuti cambiamenti di fase, osservazione al SEM e analisi EDS per evidenziare eventuali difetti di produzione sia nelle polveri sia nei coating, prove di indentazione per determinare le proprietà meccaniche dei rivestimenti, prove di polarizzazione per osservare il comportamento elettrochimico in presenza di soluzioni contenenti il 3,5%wt di NaCl e prove di usura per determinare il comportamento a usura degli stessi in condizioni di scorrimento rispetto a una sfera di allumina.
Le analisi XRD hanno evidenziato che le fasi presenti all’interno delle polveri di partenza vengono mantenute anche a seguito del processo di deposizione, insieme alla comparsa di fasi di ossidi che sono inevitabili attraverso il processo HVOF.
L’analisi morfologica e composizionale ha permesso di osservare eventuali difetti presenti all’interno delle polveri e dei rivestimenti, nonché la composizione chimica delle varie fasi individuate.
Le prove di polarizzazione suggeriscono che sia l’introduzione del TiC sia la sostituzione del Co con l’Al comportano peggioramenti in termini di resistenza a corrosione, in quanto i rivestimenti con le migliori prestazioni sono quelli relativi alla lega Cantor.
D’altro canto, tramite le prove di indentazione è stato osservato che tramite l’introduzione del TiC si ottiene un effettivo incremento della durezza del rivestimento e, in contemporanea, l’introduzione di alluminio consente di ottenere una durezza maggiore o paragonabile a quella dei rivestimenti Cantor, in cui la durezza registrata è da imputare all’elevata presenza di ossidi.
Infine, le prove ball on disk effettuate sui vari rivestimenti hanno consentito di verificare l’effettivo miglioramento in termini di resistenza a usura a seguito dell’introduzione del TiC, mentre l’aggiunta di Al al posto del Co comporta una netta diminuzione.
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