Test sperimentali per la valutazione della resistenza statica e a fatica di leghe superelastiche da barra o stampate 3D

Le leghe Nichel – Titanio, scoperte negli anni ’60 del secolo scorso e conosciute con il nome Nitinol, sono ancora oggi molto studiate per via delle loro notevoli proprietà di superelasticità e di memoria di forma. Tuttavia, al giorno d’oggi il comportamento termomeccanico di queste leghe non è ancora noto in modo completo, soprattutto per quanto riguarda la resistenza alla fatica. Grazie all’ottima biocompatibilità sono molto usate in ambito biomedicale, ma trovano impiego anche in vari settori dell’ingegneria, come quello meccanico e aerospaziale. In questo lavoro di tesi è stata studiata una particolare lega Nitinol, caratterizzata da una composizione chimica di 50,4% Nichel e 49,5% Titanio, che presenta la proprietà di superelasticità a temperatura ambiente. Nella prima fase, sono state effettuate prove statiche di trazione su provini realizzati con la tecnica di manifattura additiva Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Questo processo, che utilizza un fascio laser per fondere polvere metallica, è stato scelto per la sua capacità di creare forme complesse e lavorare materiali difficili come il Nitinol. I campioni di materiale sono stati analizzati con tecniche come DSC, micrografie ed EDS, per studiarne le proprietà e confrontarle con i dati in letteratura, sebbene questi si basino per la maggior parte su metodi di lavorazione tradizionali. In questa fase, sono stati apportati miglioramenti al layout di stampa per ridurre i difetti interni nei provini stampati. La seconda fase ha riguardato prove di fatica meccanica su provini di diversa geometria, testati con una macchina a flessione rotante per valutare la resistenza del materiale a sollecitazioni cicliche. Simulazioni numeriche hanno supportato l'ottimizzazione della geometria dei provini. Inoltre, è stato confrontato il comportamento a fatica tra provini stampati in 3D e altri realizzati a partire da barre, ottenute tramite fusione e deformazione a freddo, per comprendere l'influenza delle diverse lavorazioni sulla resistenza a fatica.