Analisi in-situ per lo studio dell'influenza della velocità di solidificazione sul comportamento a fatica a basso numero di cicli di una lega di alluminio AlSi7Cu3Mg trattata termicamente

The present work aimed to investigate how the solidification rate influences the initiation and propagation of cracks under low-cycle fatigue conditions in a heat-treated AlSi7Cu3Mg foundry alloy. A controlled solidification process using a Bridgman furnace produced samples with Secondary Dendrite Arm Spacing (SDAS) values within two different ranges: 7-10 μm and 20-25 μm. It was observed that increasing the solidification rate resulted in a reduction in the average size of microstructural features and an increase in ultimate tensile strength. In-situ fatigue tests revealed that the two-dimensional crack path is sensitive to the solidification rate, while the use of Focused Ion Beam (FIB) thinning techniques highlighted that higher solidification speeds lead to a greater tendency for intermetallic particles to drive the crack propagation.

Il presente lavoro ha avuto l’obiettivo di indagare come la velocità di solidificazione influenzi l’innesco e la propagazione di cricche in condizioni di fatica oligociclica in una lega AlSi7Cu3Mg da fonderia trattata termicamente. Un processo di solidificazione controllata mediante forno Bridgman ha permesso di ottenere campioni aventi valori di distanza tra i bracci secondari delle dendriti (Secondary Dendrite Arm Spacing - SDAS) appartenenti rispettivamente a due differenti range: 7-10 μm e 20-25 μm. È stato riscontrato che all’aumentare della velocità di solidificazione si verifica una riduzione delle dimensioni medie delle caratteristiche microstrutturali ed un aumento del carico di rottura. Dai test di fatica condotti in-situ è emerso come il percorso bidimensionale della cricca sia sensibile al tasso di solidificazione, mentre l’utilizzo di tecniche di assottigliamento con fascio ionico focalizzato (Focused Ion Beam - FIB) hanno evidenziato come l’aumento della velocità di solidificazione comporti una maggiore tendenza da parte delle particelle intermetalliche a guidare la propagazione della cricca stessa.