Caratterizzazione fisico-chimica di leghe di alluminio

The objective of the analyses carried out during this internship is to determine the quality of the aluminum alloy and the production process itself, with the aim of obtaining alloys with superior quality and thus higher performance with high values of tensile strength, yield stress and ultimate tensile strength. Quality control of the molten metal can be carried out by techniques for monitoring the STIC number(Standard Total Inclusion Content) and dissolved hydrogen content in the alloy. By using a liquid aluminum hydrogen analyzer (Alscan), we are able to measure the amount of hydrogen dissolved in the liquid alloy.The porosity present in the finished aluminum casting should be minimal, thus increasing its mechanical properties. Through the use of the Prefil machine we are able to create a sample containing a porous disc filter that when observed under an optical microscope allows us to quantify and qualify the different inclusions present in the alloy: the inclusions must be few and small, so as to increase the quality of the aluminum and its mechanical properties. Experimental measurements are conducted on a sample of 11 batches of the same AlSi7Cu0.5MgTiSr alloy (EN AC-45500) but distinguished in two different specifications (01011118 and 01011986), with different raw materials used (virgin material or scrap of different nature) and coming from different furnaces. An important aspect that is taken into account at the production stage is the carbon footprint value. To improve and make this figure as low as possible, greater use of scrap is encouraged while preserving the chemical and physical characteristics at the same time.

L'obiettivo delle analisi svolte durante questo tirocinio ha come fine la determinazione della qualità della lega di alluminio e del processo stesso di produzione, allo scopo di ottenere leghe dalla qualità superiore e quindi più performanti con elevati valori della resistenza a trazione, della tensione di snervamento e del carico a rottura. Il controllo della qualità del metallo fuso può essere portato avanti da tecniche di monitoraggio del numero di STIC (Standard Total Inclusion Content) e del contenuto di idrogeno disciolto in lega. Servendoci di un analizzatore di idrogeno in alluminio liquido (Alscan) siamo in grado di misurare la quantità di idrogeno disciolta nella lega liquida: la porosità presente nel getto di alluminio finito deve essere minima, aumentando così le sue proprietà meccaniche. Attraverso l’utilizzo del macchinario Prefil siamo in grado di creare un campione contenente un filtro a disco poroso che osservato al microscopio ottico ci permette di quantificare e qualificare le diverse inclusioni presenti nella lega: le inclusioni devono essere poche e piccole, così da aumentare la qualità dell’alluminio e le sue proprietà meccaniche. Le misure sperimentali vengono condotte su un campione di 11 lotti della stessa lega AlSi7Cu0.5MgTiSr (EN AC-45500) ma distinte in due specifiche diverse (01011118 e 01011986), con diverse materie prime utilizzate (materiale vergine o rottami di diversa natura) e provenienti da forni doversi. Un aspetto importante che viene tenuto in considerazione nella fase produzione è il valore di Carbon footprint (impronta di carbonio). Per migliorare e rendere questo dato il più basso possibile si incentiva un utilizzo maggiore di rottame preservando allo stesso le caratteristiche chimico e fisiche.