Caratterizzazione meccanica e strutturale di componenti in Carburo di Titanio realizzati mediante tecnica Direct Ink Writing

La tecnica ISOL per la produzione di specie esotiche, impiegate in diversi ambiti di ricerca, prevede l’interazione di un fascio di particelle con dischi bersaglio in carburo, mantenuti a temperature estremamente elevate per permettere il rilascio dei radioisotopi generati. Al fine di efficientare la produzione di radionuclidi, è necessario che il materiale del bersaglio presenti le seguenti caratteristiche: porosità di dimensioni elevate e morfologia controllata, per permettere l’effusione delle specie; buona dissipazione del calore; composizione chimica adeguata a ottenere gli isotopi desiderati. L’obbiettivo di questa tesi è quello di analizzare e caratterizzare dal punto di vista meccanico dischi a struttura reticolare in carburo di titanio stampati mediante tecnica Direct Ink Writing, caratterizzati da una microstruttura e morfologia migliorata per garantire, a livello teorico, delle migliori proprietà di rilascio degli isotopi. La caratterizzazione meccanica e strutturale del materiale in esame ha previsto diverse tipologie di prove. In primo luogo, si sono svolti test di flessione a quattro punti su dei singoli filamenti della struttura. In questo modo, analizzando i dati di rottura secondo l’approccio statistico di Weibull, è stato possibile ricavare la tensione di rottura del carburo di titanio stampato mediante DIW. Successivamente sono stati testati dischi reticolari, di dimensioni compatibili con l’applicazione come bersagli ISOL, al fine di ottenere dei dati di resistenza meccanica utili per futuri lavori di progettazione sui target. In questo caso sono state effettuate prove di flessione della tipologia Ball on three Balls test (B3B), ossia prove ideate per campioni discoidali in materiale ceramico. Entrambe le tipologie di prove sperimentali sono state riprodotte tramite appositi modelli agli elementi finiti attraverso il Software Ansys Mechanical APDL. Tali modelli numerici sono stati confrontati e validati con i risultati sperimentali e potranno essere impiegati per lo studio di queste particolari strutture.