Misure di proprietà elettriche, termiche e meccaniche di metalli refrattari prodotti mediante tecnologia di Additive Manufacturing

Questo lavoro di tesi si inserisce all'interno del progetto SPES, attualmente in fase di sviluppo presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, con l'obiettivo delle determinazione delle principali proprietà elettriche, termiche e meccaniche del Tantalio realizzato tramite Additive Manufacturing, in particolare con la tecnica Laser Powder Bed Fusion. La caratterizzazione elettrica prevede la determinazione della resistività elettrica e si è sviluppata in due fasi: la prima andando a determinare le geometria ottimale del provino per lo studio di questa proprietà e la seconda definendo il metodo sperimentale. Sono stati utilizzati due metodi, il primo derivante dalla definizione di resistività elettrica mentre il secondo tramite un analisi accoppiata elettro-termica all'interno di un modello numerico in cui questa proprietà viene definita come funzione parabolica della temperatura in cui vengono fatti variare i coefficienti attraverso un algoritmo di ottimizzazione per ottenere una caduta di potenziale all'interno del provini coincidente con i risultati sperimentali. Si è osservato la resistività elettrica del Tantalio additive è superiore del 10% rispetto a quella dello standard. La caratterizzazione termica prevede lo studio dell'emissività spettrale, dell'emissività emisferica globale e della conducibilità termica al variare della temperatura. dallo studio dell'emissività spettrale si è notato che questa proprietà presenta un comportamento particolare alle alte temperature. Lo studio della conducibilità termica è avvenuto utilizzando un metodo ben collaudato all'interno dei Laboratori Nazionali di Legnaro, che prevede l'utilizzo di un modello numerico in cui la conducibilità termica è definita come un polinomio di secondo grado in cui vengono fatti variare i coefficienti fino ad ottenere le temperature numeriche coincidenti con quelle sperimentali. Con questo metodo si è ottenuta una conducibilità termica del Tantalio additive pari a 0.4 volte quella del materiale standard. La caratterizzazione meccanica è stata condotta eseguendo prove di trazione statiche e prove di durezza in cui sono stati ricavati il modulo elastico, la tensione di snervamento, la tensione di rottura, l'allungamento a rottura e la durezza Vickers. In questo studio si è notato che il Tantalio additive è un materiale molto più resistente e fragile del metallo standard, dato che la tensione di snervamento è quasi il doppio mentre l'allungamento a rottura è quasi la metà.